Brevet FR2402681A1 — publié le 19790406

L'invention, due à la collaboration de Messieurs Henri JOFFRE, Raymond ARNAUD et WIEGERT, est relative à un matériau plastique moulable destiné à la réalisation de détecteurs de rayonnements et dont les propriétés sont équivalentes à celles des tissus humains mous vis-à-vis des électrons, photons et neutrons dans un large domaine d'énergie. On sait que, pour qu'un détecteur fournisse une indication représentative de la dose de rayonnement absorbée par l'organisme, il faut que l'énergie absorbée dans la paroi du détecteur soit, à un facteur de proportionalité près, égale à lténergie absorbée dans les tissus humains indépendamment de l'énergie des radiations. Pour celà, il faut que le matériau constituant le détecteur ait une composition élémentaire telle que les interactions nucléaires pour les électrons, les photons et les neutrons de toutes énergies y soient les mimes que dans les tissus mous du corps humain. La difficulté réside dans la définition d'un tel matériau qui puisse Autre en outre aisément mis en oeuvre pour réaliser, par des moyens de fabrication classiques, les pièces constitutives de détecteurs, telles que paroi et électrode. La présente invention vise un matériau plastique présentant vis-à-vis des électrons, des photons et des neutrons une réponse équivalente à celle des tissus humains mous dans un large domaine d'énergie. Ledit matériau se prête en outre aisément, par les procédés conventionnels de moulage par injection, à la réalisation de parois et d'électrodes de détecteurs tels que chambre d'ionisation, ou compteurs proportionnels, cette facilité de mise en oeuvre, notamment pour les détecteurs de grand volume, étant due à la constitution du matériau définie ci-après. Dans ce but, la présente invention est caractérisée par le fait que ledit matériau comporte une charge thermoplastique constituée par une résine oléfine, une charge organique thermodurcie, une charge cellulosique et une charge minérale, lesdites charges étant choisies pour ne pas modifier les propriétés rhéologiques.de la résine oléfine et la proportion des différents composants dudit matériau étant déterminée pour lui donner une composition élémen taire équivalente à celle des tissus humains mous. L'oléfine, notamment du polyéthylène ou du polypropylène est une résine thermoplastique moulable par injection à teneur élevée en hydrogène et elle forme la structure de base du matériau. L'adjonction de charges organiques et minérales est nécessaire pour donner au mélange la composition élémentaire équivalente aux tissus mous. Les caractéristiques de oléfine ne doivent toutefois pas titre modifiées, lors de la mise en oeuvre, par la présence de ces charges et ces dernières doivent titre uniformément réparties pour conserver une texture homogène et étanche du matériau. Des essais ont montré que les charges thermoplastiques altéraient les propriétés rhéologiques d'une oléfine. En choisissant, selon l'invention, des charges organiques thermodurcies incorporées à la résine oléfine à l'état finement broyé on est assuré de l'inertie de ces charges pendant lsopé- ration de moulage à chaud et de leur distribution homogène dans le matériau. Selon un développement de l'invention, le mélange comporte une résine thermodurcie contenant de 11azote tel qutun-amino- plaste du type urée-formol ou mélamine-formol, qui est incorporé à l'état finement divisé à oléfine. Une charge organique ou cellulosique permet de parfaire la composition organique recherchée et une charge minérale à base d'alumine, de magnésie et/ou de silice donne à l'ensemble la masse atomique moyenne voulue tout en améliorant sa résistance mécanique. Des essais ont montré que la composition optimale d'un matériau présentant des qualités équivalentes à celles des tissus humains mousyjLs-à-vis des photons, des électrons et des neutrons dans un large domaine d'énergie, était la suivante : 10,1 % d1hy- drogène, 3,5 % d'azote, 61,6 % de carbone, 8,4 % d'oxygène organique, 6,5 % d'alumine et 9 > 9 % de silice. Un matériau réalisé selon l'invention, présentant la composition élémentaire optimale précédente et permettant de fabriquer, par les procédés de moulage par injection des enveloppes et des électrodes de détectéurs, comporte la composition pondérale suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif - 40 à 70 ffi de polypropylène en poudre - 5 à 15 % de mélamine pulvérisée polycondensée - 5 à 15 ç de poudre cellulosique - 5 à 20 % d'alumine broyée - ou 5 à 20 % de silice broyée - ou 5 à 20 % de magnésie broyée - ou 5 à 20 ffi d'un mélange d'alumine, de silice et/ou de magnésie. Les produits sont intimement mélangés sur un mélangeur rapide et extrudés en jonc et granules. Des essais ont montré qutun tel matériau présentai des propriétés équivalentes à celles des tissus humains mous vis-à-vis des électrons et des photons dans un domaine d'énergie compris entre 10 keV et 10 MeV, et vis à vis des neutrons d'énergie inférieure à 10 Mev. D'autres a-ansages et caractéristiques de ltinvention ressortiront plus clairement de léxposé qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de ltinventions donné à tItre d'exemple non limitatif et représenté à la figure unique, illustrant en coupe schématique un dispositif selon l'invention. Sur la figureS une chambre dtiontsation lO 10 comporte une enveloppe étanche 12 en forme de cloche cylindrique ou tronconique dont le fond est obturé par un couvercle 14 fixé par des vis 16. L'enveloppe 12 est en une matière plastique moulée dont la composition a été donnée précédemment. La paroi interne de cette enveloppe est revêtue d'un matériau conducteur tel que le graphite en couche très mince pour constituer une électrode 18. Une électrode collectrice 20 réalisée dans la mtme matière que l'enveloppe 12 et-rev8tue extérieurement d'un mAeme matériau conducteur est disposée dans l'axe de la chambre 10. Les électrodes 18, 20 sont reliées par des conducteurs 22 traversant le couvercle 14 à une source de courant 24 de quelques centaines de volts et à un eircuit électronique de mesure 26. D'une manière bien connue des spécialistes un rayonnement externe traversant la paroi de l'enveloppe 12 ionise le gaz contenu dans la chambre 10 et un courant proportionnel à l'ionisation prend naissance entre les électrodes 18, 20 et est mesuré par le circuit électronique 26. En vue de simuler l'action du rayonnement sur un tissu humain, le matériau de la paroi de l'enveloppe 12 présente la composition élémentaire précitée et une masse atomique moyenne équi valentes à celles des tissus humains mous. L'inventlon ntest nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et representé, mais elle s'étend bien au eontraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Matériau plastique moulable, caractérisé par le fait que ledit matériau comporte une matrice thermoplastique constituée par une résine oléfine, une charge organique thermodurcie apportant de l'azote, une charge organique cellulosique et une charge minérale, lesdites charges étant choisies pour ne pas modifier les propriétés rhéologiques de la résine oléfine, et que la proportion des différents composants dudit matériau est déterminée pour faire correspondre la composition élémentaire du matériau et sa masse atomique moyennes à celles des tissus humains mous. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que sa composition pondérale comporte environ 61,6 de carbone, 10,1 % d'hydrogène, 3,5 ffi d'azote, 8,4 ffi d'oxygène organique, 6,5 % d'alumine et 9,9 ffi de silice. 3. Matériau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la résine oléfine est du pdypropylène ou du polyéthylène. 4. Matériau selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que la charge thermodurcie est un aminoplaste. 5. Matériau selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'aminoplaste est une résine urée-formol ou mélamineformol. 6. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la charge minérale est à base d'alumine, de silice et/ou de magnésie. 7. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que sa composition pondérale est de : résine polyoléfine 40 à 70 %, aminoplaste 5 à 15 %, produit cellulosique 5 à 15 % > alumine 5 à 20 %, silice 5 à 20 % > magnésie 5 à 20 % > ou un mélange de deux ou trois de ces oxydes. 8. Procédé de réalisation du matériau selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la charge organique thermodurcie, la charge cellulosique et la charge minérale sont finement broyées et mélangées à la résine oléfine et que ledit matériau est moulable par injection. 9. Détecteur de rayonnement, caractérisé par ie fait qu'il est en tout ou partie constitué en matériau objet des revendications précédentes.