Brevet FR2409583A1 — publié le 19790615

Les divers détecteurs utilisés en dosimétrie ou en radio-protection tels que les chambres d'ionisation, les films dosimétriques, les dosimètres chimiques ou luminescents doivent être étalonnés dans des faisceaux de rayonnement parfaitement caracterises en énergie et en intensit. I1 est donc nécessaire à cet effet, de pouvoir produire à l'aide d'un irradiateur des faisceaux de photons dans une gamme relativement large d'énergies et d' intensités et de façon reproductible dans le temps et dans l'espace De tels irradiateurs utilisent nécessairement des sources de radio-éléments artificiels qui doivent pouvoir etre chargés et déchargés de l'appareil sans exposer les expérimentateurs au danger des rayonnements et sans changer les caractéristiques géométriques du faisceau de photons produit, les radiateurs d'étalonnage devant délivrer des quantités parfaitement connues de photons, il est impératif d'apprécier les temps d'ouverture et de fermeture du faisceau avec une incertitude ne devant pas dépasser l'ordre du pourcent. La présente invention a précisément pour objet un irradiateur de conception nouvelle qui répond parfaitement aux crite- res rappelés précéemment. Cet irradiateur comporte une ou plusieurs sources émettri ces de rayonnement, placées chacune derrière un collimateur dont l'orifice est masqué en dehors des périodes d'irradiation par un obturateur caractérisé en ce que ledit obturateur comporte deux guillotines à armement préalable, placées l'une derrière l'autre, la chute de l'écran externe de la première guillotine provoquant le passage du faisceau et la chute de l'écran interne de la seconde guillotine provoquant l'interruption dudit faisceau. Selon une variante de réalisation comportant plusieurs sources émettrices de rayonnement, ces sources sont disposées côte à côte d'un floc porte-source de protection unique monté sur glissières et actionné en translation par un moteur de façon à pouvoir amener au choix l'une desdites sources devant l'obturateur. On voit par conséquent que grâce à l'utilisation possible de plusieurs sources de caractéristiques différentes quant à l'énergie et à l'intensité du rayonnement, il est possible de couvrir une gamme élevée de flux d'irradiation Par ailleurs, le fait que chacune des sources est équipée de son collimateur permet une bonne reproductibilité géométrique de chacun des faisceaux, ce qui ne serait pas le cas -s'il fallait, pour changer de source, réaliser à chaque fois le positionnement exact de celfe-ci au sommet du cone défini par un collimateur unique. De plus, l'utilisation d'un obturateur à double guillotine dans lequel deux écrans situés l'un derrière l'autre dans le sens de la propagation du faisceau permettent le passage et l'arrêt de ce dernier conduit à une connaissance très précise des temps d'ouverture et de fermeture des faisceaux, temps qui sont par ailleurs parfaitement reproductibles puisque le seul élément moteur des écrans dans leur chute verticale est la pesanteur. Selon une caractéristique intéressante de la présente invention, chaque guillotine comporte un système de ventouse magnétique destiné à l'armement de chaque écran en position haute, l'écran interne étant lié à l'écran externe, par exemple, par une butée lors de leur remontée commune commandée par un vérin pneumatique dont le corps est lié à l'écran externe. De cette façon, les deux écrans successifs correspondant chacun à l'une des deux guillotines sont liés dans leur mouvement d'ascension verticale lors des opérations de réarmement du système. Ceci permet de n' avoir qu'un seul élément moteur, à savoir un rin pneumatique dont le corps est lié au bâti et dont le piston interne pousse vers le haut un cadre support de la guillotine externe. Ce cadre présente une ouverture telle que le faisceau passe sans perturbation lorsque llécran est en position basse. Sitôt que le couplage avec les ventouses est réalisé, la tige du piston réintègre sa position basse ; ainsi, lors de la chute, les écrans ne sont soumis qu'à la pesanteur ; si on coupe llalimenta- tion électrique de la ventouse magnétique externe, l'écran correspondant chute alors, venant ainsi libérer le passage du faisceau. La chute de l'écran interne en fin 'irndiation est obtenue de la meme façon. Il suffit pour provoquer le réarmement d'injecter un fluide sous pression dans le corps du piston pour que la masse de 1' écran externe remonte vers le haut entraînant en meme temps l'écran interne et cela jusqu'a ce que les cadres des guillotines viennent adhérer aux ventouses magnétiques supérieures. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les deux écrans se déplacent en translation verticale dans des logements de forme parallélépipédique creusés dans un mur de protection biologique situé devant le bloc porte-sources. Selon une autre caractéristique intéressante, la source et son collimateur sont solidaires et disposes dans un bloc de plomb qui assure la protection biologique. Ceci évite que les sources, qui sont constituées de grains actifs liés par une résine et qui résistent mal à de fortes accélérations ou à des mouvemehts de déplacement trop fréquents ne viennent à se déplacer en modifiant ainsi le centre actif de l'émission et les caractéristiques du faisceau. Bien entendu, dans le cas d'un irradiateur à plusieurs sources, les sources les plus intenses sont placées au centre de façon à diminuer la masse des protections dont les épaisseurs sont fonction de l'activité des sources utilisées. Enfin, selon -l'invention, le bloc porte-sources d'une part et le mur de protection biologique d'autre part, sont portés par des supports indépendants pour éviter que les vibrations dues à la chute des deux çlillotines ne se transmettent aux sources et ne viennent en modifier la constitution géométrique. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lecture qui suit de la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'irradiateur, exemple qui sera décrit à titre non limitatif en se référant aux figures 1 à 2 suivantes, sur lesquelles - la figure 1 est une vue de dessus en coupe selon le plan des sources XX de la figure 2 de l'irradiateur objet de l'invention ; - la figure 2 est une vue en élévation de profil de l'irradiateur de la figure 1. Dans l'exemple décrit et représenté, le nombre des sources utilisé est égal à trois et ce sont respectivement, à titre non limitatif, la source 1 constituée de 1500 Ci de césium 137, la source 2 constituée de 20 Ci de cobalt 60, la source 3 constituée de 100 Ci de césium 137. Selon l'invention, ces trois-sources sont situées à intérieur du bloc porte-sources unique 4, en plomb coulissant sur des rails 5 et 6 et mu en translation au moyen d'un système à vis 7 par un moteur 8 associé à un réducteur 9. Selon l'invention, chacune des sources 1, 2, 3 est située au sommet d'un collimateur, à savoir la pour la source 1, 2a pour la source 2 et 3a pour la source 3. On voit également sur la figure 1, le mur de protection biologique 10 en plomb dans lequel sont creusés deux logements parallélépipédiques 11 et 12 qui permettent la chute en transla tion verticale des écrans 13 et 14 d'interruption du faisceau Ces écrans, qui sont par exemple en plomb, sont situés l'un derrière l'autre dans le sens de propagation du rayonnement, et tont partie respectivement de l'une des deux guillotines que l'on décrira ultérieurement en se référant à la figure 2. Enfin, les canaux 15, 16 et 17 d'introduction des trois sources 1, 2 et 3 dans leur logement respectif sont protégés par des parties coniques 18, 19 et 20 qui sont enlevées lors du couplage du château de transfert des sources au moment de l'introduction ou de l'évacuation de celles-ci, En se référant maintenant à la figure 2 où l'on retrouve les éléments de la figure 1 munis du meme nombre de référence, on voit en outre les deux guillotines externe 21 et interne 22 qui comportent les écrans absorbants 13 et 14 coulissant dans les logements 11 et 12 ainsi que, pour la guillotine 21, un corps de piston 23 supporté par le bâti, dans lequel coulisse une tige de piston 24, laquelle vient prendre appui sur la partie horizontale supérieure 26 du cadre de la guillotine 21 lors de la remontée. Deux ventouses magnétiques 25 et 27 permettent de fixer respectivement le cadre 26 pour la première guillotine en position haute et la masse 14 pour la deuxième guillotine 22 également en position haute. Deux amortisseurs 28 et 29 sont prévus à la base du parcours de chute de chacun des écrans 13 et 14. Une butée 30 solidarise en translation verticale ascendante les deux écrans 13 et 14 ; une double arrivée de fluide sous pression 31 en haut et en bas du corps de piston 23 est prévue. Le fonctionnement de l'irradiateur est alors le suivant. Dans la position représentée par la figure 2, la source 1 ayant été amenée dans l'axe du faisceau. au par translation oonvenable du bloc 4 sur les rails 5 et 6, les écrans 13 et 14 sont en position haute de sorte que l'écran 13 interrompt le faisceau qui ne sort pas à l'extérieur. Si dans ces conditions, on désexcite la ventouse magnétique 25, le cadre porte-écran 26 chute avec l'écran 13 qui vient dans la position représentée en traits mixtes par 13' libérant ainsi la sortie du faisceau qui peut atteindre la cible figurée symboliquement en 32. Lorsque le temps -d'irradiation nécessaire est écoulé, une horloge peut alors agir sur la ventouse 27 qui se désexcite à son tour provoquant ainsi la chute de l'écran 14 dans la position 14' où il vient obturer le faisceau. Pour réarmer l'appareil c'est-à-dire remonter les écrans et les fixer en position haute dans l'attente d'une nouvelle irradiation, on procède de la façon suivante. On injecte une pression de fluide par l'once inférieur 31 dans le corps de piston 23, ce qui provoque la remontée de la masse d' écran 13 et par là mente grâce à l'action de la butée 3Q celle de la masse de l'écran 14 Il suffit alors de rétablir l'excitation des ventouses magnétiques 26 et 27 pour que, parvenus å leur position haute, l'écran 14 se fixe à la ventouse 27 et le cadre 26 se fixe à la ventouse 25. On se trouve alors revenu a' la position de départ. On remarque enfin sur la figure 2 que le bloc porte-sources 4 et le système du mur de protection biologique 10 et des guillotines 21 et 22 reposent respectivement sur deux supports 33 et 34 qui sont indépendants de façon à éviter toute transmission de vibrations lors de la chute des guillotines au bloc porte-sources 4. On a enfin représenté en traits mixtes sur la figure 2 le profil du bateau de transport 35 des sources lors de leur introduction ou de leur retrait du bloc porte-sources 4. EVENDICATONS 1 Irradiateur, notamment pour étalonnage dosimétrique, du genre de ceux qui comportent une ou plusieurs sources émettrices de rayonnement, placées chacune derrière un collimateur dont l'orifice est masqué en dehors des périodes d'irradiation par un obturateur, caractérisé en ce que cet obturateur est composé de deux guillotines à armement préalable, placées l'une derrière 1 'autre, la chute de l'écran externe de la première guillotine provoquant le passage du faisceau et la chute de l'écran interne de la seconde guillotine provoquant l'interruption dudit faisceau. 2. Irradiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque guillotine comporte un systeme de ventouse magnétique destiné à l'armement de chaque écran en position haute, l'écran interne étant lié à l'écran externe par une butée lors de leur remontée commune commandée par un vérin pneumatique dont le corps est lié au bâti. 3. Irradiateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux écrans se déplacent en translation verticale dans des logements creusés dans un mur de protection biologique situé devant le bloc porte-sources. 4. Irradiateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bloc porte-sources d'une part et le mur de protection biologique d'autre part sont portés par des supports indépendants.