Brevet FR2475234A1 — publié le 19810807

La présente invention concerne un appareillage pour la mesure et le contrôle de doses de rayonnements ionisants qui permet d'exercer une surveillance des doses intégrées par des personnes travaillant dans des lieux exposés à des rayonnements Y ou X. De façon générale les personnes travaillant dans de tels milieux sont soumises à des règlements de sécurité qui leur imposent de porter en permanence un dosimètre individuel mesurant la dose de rayonnements ionisants intégrés par chaque individu. Il existe des dosimètres à lecture directe de la dose intégrée qui utilisent comme détecteurs de rayonnements ionisants un compteur Geiger Muller et d'autres dosimètres une chambre d'ionisation à fils. Dans les deux cas la tension de polarisation des détecteurs est de plusieurs centaines de voltsjcequi n'est pas le cas pour des détecteurs à semi-conducteurs. On ne peut s assurer que les normes de sécurité en vigueur en matière de radioprotection sont respectées que si la comptabilité de la dose integrée par chaque individu travaillant dans un milieu exposé à des rayonnements ionisants est tenue à jour avec le maximum de fiabilité. Pour pouvoir comptabiliser la dose intégrée par un individu porteur d'un dosimètre celui-ci le branche habituellement sur une unité de lecture centralisatrice capable de lire et d'enregistrer la dose intégrée contenue dans le dosimètre. Cette unité peut alors fournir un bilan à jour des doses intégrées journellement par un individu et déclencher par exemple une alarme quand un seuil de dose prédéterminé est franchi. Les dosimètres connus sont munis d'organes de contacts électriques qui se présentent généralement sous forme de bornes ou fiches et qui permettent de les brancher à des organes de contacts correspondants de l'unité de lecture. De tels organes de contacts sont évidemment susceptibles de pouvoir être endommagés, par exemple, par chocs, oxydation, usure ou encore d'être recouverts de particules de poussières ambiantes ou de graisse. D'autre part ces contacts sont apparents et ils pourraient être volontairement soumis à des effets parasites par l'individu qui branche le dosimètre sur l'appareil de lecture. De ce qui précède il peut en résulter des erreurs de lecture des doses lues par l'appareil de lecture. Dans ce cas, le bilan des doses reçues par un individu devient inexact et l'alarme peut ne pas être déclenchée à temps quand un seuil fixé d'avance est franchi ou être déclenchée de façon intempestive. La présente invention a pour but de rendre plus fiable la lecture des doses contenues dans le dosimètre au moyen d'une liaison ne nécessitant pas les contacts physiques cités précédemment et qui n'est pratiquement pas susceptible d > être endommagée comme les contacts cités1 par chocs, oxydation, usure ou empêchée de fonctionner correctement par suite de depôts de poussières cu de graisse. En outre cette liaison est plus simple qu' antérieurement du fait qu'elle ne fait plus appel aux organes de contact cités précédemment. Cette liaison plus fiable et plus simple est obtenue selon la présente invention au moyen d'un appareillage de mesure et de contrôle de doses de rayonnements ionisants comprenant un dosimètre individuel portable comportant un dispositif de détection de rayonnements, un préamplificateur des signaux de sortie du détecteur, des moyens pour amplifier les signaux préamplifiés et les mettre en forme, un discriminateur pour fournir des impulsions calibrées, un diviseur câblé ou pro grammé pour diviser la fréquence des impulsions, des moyens de comptage des impulsions et de mise en mémoire du résultat du comptage, un organe d'émission des informations mises en mémoire, une interface de lecture fixe associée à une unité centralisatrice des informations fournies par le dosimètre, caractérisé en ce que l'organe d'émission des informations contenues dans le dosimetre portable est une armature d'une capacité et l'autre armature de la capacité est un organe de réception de l'interface fixe, et en ce que l'échange des informations est opéré par voie capacitive en rapprochant l'armature du dosimètre portable de l'armature de l'interface fixe. Il est particulièrement remarquable du fait que l'organe d'émission du dosimètre est simplement une plaque conductrice reliée à la sortie d'un dispositif de sérialisation des informations mises en mémoire dans le dosimètre et que l'organe de réception de l'interface est constitué par une couche conductrice solidaire d'un plateau en matériau isolant. Les objets et caractéristiques de la présente invention appa raieront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description etant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels La figure 1 représente un schéma synoptique de l'ensemble de l'appareillage de mesure et de contrôle de doses de rayonnements ionisants selon la présente invention. La figure 2 représente une vue schématique du circuit d'emission du dosimetre. La figure 3 représente une vue schématique du circuit de réception de l'interface de lecture. La figure 4 représente des chronogrammes du fonctionnement du dosimètre et de l'interface. L'appareillage selon l'invention est constitué par trois appareils couplés entre eux de la façon qui sera maintenant décrite. Ces appareils Sont : un dosimètre 10 individuel portable, une interface 30 de lecture connectée électriquement à une unité centralisatrice 50 des données capable d'établir le bilan des doses intégrées par un nombre important d'individus. La figure 1 représente schématiquement la structure interne du dosimètre 10 qui est équipée d'un détecteur 11 de rayonnements ionisants constitué de préférence par une pastille de matériau semiconducteur comportant une jonction P/N ou une structure PIN. La surface de la pastille est telle que sa sensibilité aux rayons y du cesium 137 est comprise entre 50 et 1000 c.s 1/Rh La tension de polarisation du détecteur il est la même que celle utilisée pour l'alimentation des circuits électroniques associés et elle est comprise entre 3 et 15 volts. Un blindage assure une réponse spectrale uniforme entre 80 KeV et 2 Mev. La transformation du signal issu du détecteur en signal electrique exploitable est réalisée à l'aide d'un préamplifi cateur 12 de charges de type convertisseur charge-tension ou un préamplificateur de tension de type convertisseur tension-tension. Les impulsions issues du préamplificateur étant d'amplitude faible elles sont amplifiées et mises en forme par un circuit 13 amplificateur-filtre passe-bande optimisant le rapport signal sur bruit. La sortie de ce circuit 13 est reliée à un discriminateur 14 qui est chargé d'éliminer les amplitudes faibles dues auxdiverses sources de bruit afin de ne conserver que des impulsions calibrées dues aux rayonnements ionisants détectés. Pour alimenter les circuits du dosimètre 10 on utilise de préférence comme source d'alimentation 15 soit des piles soit des accumulateurs. Le traitement des impulsions issues des circuits analogiques pourrait être réalisé par une logique câblee mais on préfère y substituer une logique programmable bâtie autour d'un microprocesseur afin de faciliter certaines opérations de calcul et de permettre plus de souplesse dans la conception générale du présent appareillage. La fréquence moyenne des impulsions calibrées précédentes est égale à Z.D où Z est la sensibilité du détecteur en coups par seconde par rad par heure et où D est le débit de dose au lieu considéré en rad par heure. Pour obtenir une indication directement exploitable, par exemple une impulsion pour chaque millirad intégré, un diviseur 16 est programmé pour diviser la fréquence des impulsions issues du discriminateur 14 par 3,6 Z. Ensuite un compteur numérique 17 compte les impulsions issues du diviseur 16. La capacité de ce compteur 17 est au moins égale à la valeur maximale de la dose que l'on desire pouvoir intégrer. Par exemple pour pouvoir afficher une dose maximale de 100 rads avec une précision de 1 millirad le compteur comprendra 5 décades (de O à 99999 millirads). La dose comptée est alors stockée dans une mémoire 18 afin d'être exploitable soit immédiatement par un dispositif de commande d'affichage 19 relié à un dispositif d'affichage 21 de préférence à cristaux liquides pour économiser le courant, soit plus tard pour sa transmission vers un organe d'emission 20 inclus dans le dosimètre. Les informations stockées dans la mémoire 18 comprennent également le numéro d'identification du dosimètre. Ces informations sont entrées dans un dispositif de sérialisation 22 qui peut être une logique cablée ou une logique programmée. La sortie de ce dispositif 22 fournit donc une succession d'états logiques hauts et bas à l'organe d'émission 20 des informations du dosimètre 10. La figure 2 montre plus en détail l'organe d'émission 20 qui est constitué essentiellement par une plaque conductrice reliée à la sortie du dispositif de serialisation 22. Cette plaque est disposée de préférence contre la face interne de l'enveloppe (coffret, boîtier ou analogue) (non représentée) qui protège et supporte les circuits du dosimètre 10. De préférence l'enveloppe est moulée en un matériau plastique isolant. La figure 3 représente plus en détail la structure de l'interface 30. Celle-ci comprend un organe de réception 31 qui est constitué par une couche 33a conductrice adhérente à une face d'un plateau 33 en matériau isolant. De préférence cette couche a la forme d'un disque qui a été obtenu par gravure d'une feuille de cuivre adhérente à un support de matériau isolant, mais elle peut avoir une autre forme géométrique. On comprendra par la suite que la plaque 20 et la couche 33a doivent être considérées comme les deux armatures d'une capacité servant à réaliser une liaison 29 capacitive entre le dosimètre 10 et l'organe de réception 31 de l'interface 30. Le dosimètre portable décrit précédemment peut être réalisé sous une faible taille ce qui permet de l'accrocher par exemple au vêtement de travail de la personne à surveiller. Pour opérer la transmission des informations de l'organe d'émission 20 vers l'organe de réception 31 on place le dosimètre 10 par la face externe de la paroi contiguë à la plaque 20 sur la couche 33a de l'organe de réception 31 de l'interface 30, le plateau 33 étant mis préalablement dans une position favorable pour le recevoir. Une telle position du plateau 33 est obtenue en le fixant de préférence horizontalement sur une façade du bâti de l'interface 30. Pour pouvoir exploiter les informations captées par l'organe de réception 31, ce dernier est relié à un circuit 32 d'adaptation et de mise en forme des charges captées par la couche 33a conductrice. Ces charges sont envoyées par un fil 34 à l'entrée d'un préamplificateur de charge 35 du genre convertisseur charge-tension et constitué par un amplificateur monté en contre réaction capacitive. La tension obtenue est ensuite amplifiée et filtrée à l'aide d'un filtre passe-bande 36 par exemple de type RC-CR dont les caractéristiques sont adaptées à la vitesse de transmission des signaux définie par une horloge H interne du dosimètre. La sortie du filtre passe-bande 36 est reliée à l'entrée de deux comparateurs 37 et 38 qui créent des signaux logiques qui sont synchrones d'une part des fronts montants et d'autre part des fronts descendants du signal S1 en sortie du dispositif de sérialisation 22 du dosimètre. Les signaux logiques sont envoyés respectivement à deux entrées de forçage, respectivement à l'état haut et à l'état bas d'une bascule 39 type D qui restitue les signaux en séries originales tels qu'ils ont été délivrés par le dispositif de sérialisation 22 du dosimètre. Un dispositif 40 à entrées série et sotties parallèle , qui peut être constitué par un circuit identique au dispositif de sérialisation 22 du dosimètre, permet de décoder le signal reçu et de recréer un mot de données par exemple de huit éléments binaires. On peut utiliser dans ce but un organe de réception et d'émission asynchrone universel (type UART ou ACIA). Le dispositif 40 est synchronisé par une horloge locale H'. Un système interne de synchronisation d'horloges permet une certaine latitude de fréquences entre les horloges H et H'. La figure 4 représente des chronogrammes des informations fournies par le dosimètre vers l'interface. Elles se présentent sous la forme de signaux logiques synchronisés en Sî et S3, en sortie des dispositifs 22 et 39 ainsi que sous la forme d'impulsions analogiques en S2 en sortie du filtre 36 et d'impulsions Logiques aux sorties L1 et L2 respectives des comparateurs 37 et 38. Dans une réalisation préférentielle la valeur de la capacité entre les armatures d'émission et de réception est de quelques dizièmes de picofarad. Les fronts de tension du signal sérialisé (3 à 5 volts) créent donc à l'entrée du préamplificateur 35 une charge de quelques 10 13 coulombs. Associé à des moyens d'alimentation 41 et au dispositif d'adaptation 32, l'organe de réception 31 constitue l'interface 30 vers une unité centralisatrice 50 des doses mesurées. Cette unité 50 est par exemple un calculateur associé à des périphériques et permettant de comptabiliser la dose intégrée par chaque individu porteur d'un dosimètre. Une telle unité peut gérer un parc de plusieurs milliers de dosimètres et établir un bilan à jour de la dose intégrée par chaque individu. Pour éviter une détérioration de la couche conductrice 33a on la protège ainsi que le plateau par des moyens convenables qui n'affectent pas la bonne transmission des informations, par exemple par une couche isolante. Des moyens (non représentés) sont également prévus pour permettre par l'inteimediaire de l'interface 30 la transmission d'ordres venant de l'unité centralisatrice 50, vers le dosimètre. Ces ordres concernent plus particulièrement la remise à zéro du dosimetre, la demande d'émission, l'inscription en mémoire du numéro d'identification du dosimètre, la mise en marche ou l'arrêt du dosimètre. REVENDICATIONS 1. Appareillage de mesure et de contrôle de doses de rayonnements ionisants comprenant un dosimetre individuel portable comportant un dispositif de détection de rayonnements ionisants, un préamplificateur des signaux de sortie du détecteur, des moyens pour amplifier les signaux préamplifiés et les mettre en forme, un discriminateur pour fournir des impulsions calibrées, un diviseur câblé ou programmé pour diviser la fréquence des impulsions, des moyens de comptage des impulsions et de mise en mémoire du résultat du comptage, un organe d'émission des informations mises en mémoire, une interface de lecture fixe associée à une unité centralisatrice des informations fournies par le dosimètre, caractérisé en ce que l'organe d'émission des informations contenues dans le dosimètre portable est une armature d'une capacité et que l'autre armature de la capacité est un organe de réception de l'interface fixe, et en ce que l'échange des infoimations est opéré par voie capacitive en rapprochant l'armature du dosimètre portable de l'armature de l'interface fixe. 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'émission du dosimètre est une plaque conductrice reliée à la sortie d'un dispositif de sérialisation des informations mises en mémoire dans le dosimètre. 3. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque conductrice est disposée à l'intérieur de l'enveloppe du dosimètre contre une paroi isolante de celle-ci. 4. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de réception de l'interface est constitué par une couche conductrice solidaire d'un plateau en matériau isolant. 5. Appareillage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche conductrice est reliée à un circuit d'adaptation et de mise en forme des charges captées par elle. 6. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit d'adaptation et de mise en forme est constitué par un préamplificateur de charge du genre convertisseur charge-tension relié à l'entrée d'un filtre passe-bande de type RC-CR, la sortie de ce filtre étant couplé aux entrées respectives de deux compa rateurs créant des signaux logiques synchrones des fronts montants et descendants des signaux de sortie du dispositif de sérialisation du dosimètre. 7. Appareillage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux comparateurs sont reliés à deux entrées de forçage d'une bascule qui restitue les signaux de sortie du dispositif de sérialisation du dosimètre et les transmet à un organe de réception et d'émission asynchrone universel pour qu'il recrée un mot de données.