Brevet FR2490831A1 — publié le 19820326

I La présente invention se rapporte à un dispositif pour mesurer une dose de radiation. Les effets de l'irradiation de rayonnements ionisants comme des faisceaux d'électrons et des rayons gamma i sont largement utilisés dans l'industrie. Par e:emple, on les emploie dans le développement des pXlymères et la technique d'irradiation des aliments au moyen de tels rayonnements ionisants dans le but, par exe:ple, d'empocher la germination des pommes de terre est utilisé-à une échelle commerciale. Des efforts actifs sont actuellement faits dans d'autres domaines comme le contrôle de la pollution de l'air et de l'eau ainsi que pour la production de semi-conducteurs ayant de meilleures caractéristiques. Dans le traitement avec des rayonnements ionisants, il est nécessaire conrMtre la dose absorbée, c'est-à-dire la quantité de l'énergie de radiation absorbée par masse unitaire du matériau irradié. Il y a de nombreux procédés pour déterminerla dose absorbée et le procédé consistant à utiliser le changement de l'absorbance de la lumière 2C lors d'une irradiation est largement employé partiellement parce qu'il est plus simple à utiliser que d'autres. Parmi les dosimètres utilisés dans ce procédé on peut citer les dosimètres à pellicule de triacétate de cellulose (CTA), à pellicule de téréphtalate de polyéthylène (PET), 2 à polyméthylméthacrylate (PIEA), à polycarbonate, à verre de cobalt, à Cellophane blet et un dosimètre radiochromique. La figure 1 montre le spectre d'absorption d'un échantillonnmn irradié et d'un échantillon irradié d'un faisceau d'électrons(5,50 I4rad) obtenu par un dosimètre CTA à une longueur'd'onde de 270 à 340nm. Apparemment, il se produit un changement de l'absorbance de la lumière dans la gamme indiquée de longueui d'onde, et les lectures de l'absorbance de la lumière sont habituellement prises à 280 nm. La relation entre le changement de l'absorbance de la lumière à 280 nm et la dose absorbée est représentée sur la figure 2 o l'on peut voir que le changement de l'absorbance de la lumière est linéaire jusqu'à une dose absorbée pouvant atteindre 15 Mrad. Par conséquent, le changement de l'absorbance de la lumière peut être facilement converti en dose absorbée en utilisant un facteur de calibrage. L'absorbance de la lumière est habituellement mesurée avez un spectrophotomètre pour les gammes de l'ultra-violet Diu visible, en utilisant des grilles de diffraction lo et/ou un prisme pour accomplir la spectrophotométrie d'une lumière d'un tube à décharge d'hydrogène et d'une lampe au tungstène. Le spectrophotomètre est capable de déterminer le spectre d'absorption mais il présente les inconvénients qui suivent:i) il n'est pas portable et il n'est pas facile à utiliser; 2) il est sujet à.de faux ajustements de longueur d'onde (pour un dosimètre CTA, une erreur de l'ajustement de la longueur d'onde de + 0,3 nm a pour résultat une erreur de la mesure de la dose de 2o); 3) la source de lumière et la longueur d'onde de la lecture doivent être établies pour chaque type de dosimètre et la largeur de la fente doit également être ajustée pour chaque type de dosimètre et par conséquent le spectrophotomètre n'est pas simple à utiliser; et 4) l'équipement est généralement coûteux. Un photomètre destiné à éliminer ces défauts en utilisant un filtre optique pour produire une bande étroite de longueurs d'onde est commercialisé, mais sa puissance de résolution des longueurs d'onde est si faible que l'on ne peut s'attendre à une mesure précise. Par conséquent, la présente invention a pour but un nouveau dispositif pour mesurer la dose absorbée, ne présentant pas les défauts du spectrophotomètre et d'autres produits traditionnels Diverses études ont été faites pour atteindre ce but et ces études avaient pour objectif principal le développement d'un moyen simple et précis pour obtenir une lumière surtout monochromatique. Cet objectifes'- mieux atteint par une source de lumière qui émet de la lumière monochromatique à la longueur d'onde de lecture sans système spectrophotométrique et par conséquent la source de lumière doit avoir un spectre de lignes mais non pas un spectre continu. Pour éliminer ces problèmes, on est venu à penser à l'utilisation d'une lampe à cathode creuse comme source de lumière. La présente invention a pour objet un nouveau dosi- mètre utilisant une lampe à cathode creuse comme source de lumière. La présente invention a pour autre objet un nouveau dosimètre utilisant une lampe à cathode creuse dont le matériau de la cathode est du manganèse. La présente invention a pour autre objet un nouveau dosimètre utilisant une lampe à cathode creuse dont le matériau de la cathode est du lithium. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui'va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est un diagramme du spectre d'absorption d'un échantillon irradié et du spectre d'absorption induit par un rayonnement d'un échantillon irradié par un faisceau d'électrons (5,5 Mrad) obtenu par un dosimètre à pellicule CTA à une longueur d'onde de 270 nm à 340 nm sur l'axe des abscisses, l'absorbance de la lumière étant indiquée sur l'axe des ordonnées. Sur cette figure, le repère 1 désigne le spectre de l'échantillon non irradié et 2 indique le spectre induit par le rayonnement; - la figure 2 est un graphique montrant la relation entre la dose absorbée (sur l'axe des abscisses) mesurée avec un dosimètre à pellicule CTA et le changement de l'absorbance de la lumière (sur l'axe des ordonnées);et - la figure 3 donne un schéma-bloc du dispositif selon l'invention. -Sur la figure 3, le repère 3 désigne une lampe à cathode creuse, le repère 4-désigne un filtre optique, le repère 5 désigne une chambre de l'échantillon, le repère 6 désigne un photomultiplicateur, le repère 7 désigne une unité arithmétique et le repère 8 désigne une unité d'indication. La présente invention se rapporte donc à un nouveau dosimètre utilisant une lampe à cathode creuse comme source de lumière. Une lampe à cathode creuse se compose d'une ampoule ayant une fenêtre avec un verre de quartz, un verre de quartz transmettant les rayons ultraviolets ou un verre au borisilicate par o sont transmis les rayons des spectres, d'unecathode cylindrique et creuse etd'ne anode annulaire et elle est remplie d'un gaz néon à quelques centaines de N/m2. La cathode est faite de l'élément ou de son alliage et elle est conçue pour produire des rayons aigus de spectrestotalement dépourvus de spectresinterférents. Quand une décharge électrique est établie en appliquant une tension entre les électrodes, des électrons sont produits sur la surface interne de la cathode et ils s'écoulent vers l'anode à travers l'espace de cathode et l'espace à luminescence négative et ils ionisent élastiquement les atomes du gaz dont la lampe est remplie. Les ions positifs produits par l'ionisation sont attirés par le champs électrique et font impact sur la surface de la cathode. L'énergie cinétique de l'impact force les atomes du matériau de la cathode à être pulvérisés de sa surface. La vapeur principalement composéed'atomes simples est à l'état neutre de la masse et sa chaleur - est diffusée vers l'extérieur du tube creux. Les électrons sont accélérés vers l'anode sous le champ électrique. Les électrons accélérés font une collision inélastique avec les atomes de métal qui se diffusent à l'état de la masse, et les atomes excités sont ramenés à l'état de la masse en une très courte période de temps (environ 10 seconde), avec pour résultatqu'uolumière monochromatique est émise, dont la longueur d'onde est égale à la différence d'énergie. En effet, une lampe à cathode creuse produit une lumière ayant un spectre de lignes dépendant du matériau de la cathode et sa construction permet une intensité lumineuse accrue. La lumière monochromatique de la longueur d'onde de lecture pour un dosimètre spécifique peut être obtenue en filtrant la lumière étrangère avec des filtres d'interférence. Si l'on utilise du manganèse comme nmtériau de la cathode, la source de lumière a deux fortes lumières monochromatiques à 279,48 nm et 403,08 nm. La lumière à une longueur d'onde de 279,48 rim est mieux adaptée à un dosimètre CTA et une autre lumière peut être utilisée pour un dosimètre à verre de cobalt. Si l'on utilise du lithium comme matériau de la cathode, une lumière d'une longueur d'onde de 670,78 nm est produite et on peut l'utiliser pour un dosimètre à Cellophane bleue. Ainsi, en utilisant une lampe à cathode creuse adaptée à la longueur d'onde de lecture d'un dosimètre spécifique, une lumière à la bonne longueur d'onde peut toujours être produite efficacement sans système spectrophotométrique utilisant une grille de diffraction ct/ou un prisme. Les lampes à cathode creuse ont généralement les normes qui suivent: tension du tubede Ire volts et courant maximum de- l'ordre de 20 milli ampères. Les lampes nécessitent une petite alimentation en courant de poids léger. Elles mesurent habituellement environ 39 mm de diamètre (max) et 165 mm de long (max), et par conséquent nécessitent peu d'espace de stockage. La figure 3 donne un schéma-bloc d'un dispositif pour mesurer une dose de radiation en utilisant une lampe à cathode creuse. Sur la figure, le repère 3 désigne la lampe à cathode creuse qui émet des lumières de différentes longueurs d'onde. La lumière non voulue est retirée au moyen d'un filtre indiqué en 4 et la lumière souhaitée entre dans une chambre de montage d'échantillon 5. La lumière traversant l'échantillon (pellicule) est détectée au moyen d'un photomultiplicateur 6,eEt convertie en un signal électrique, puis est soumise à une opération arithmétique dans une unité arithmétique 7, et la donnée résultante de l'absorbance de la lumière est affichée par une unité d'indication 8. Le dispositif pour mesurer une dose de radiation en utilisant une lampe à cathode creuse comme source de lumière présente les avantages qui suivent:-A) comme -ir son poids est léger et qu'il est portable, il est. facile à utiliser dans la tecLnique des rayonnement: 2) il est capable de donner une lumière monochromatique en choisissant une lampe à cathode creuse appropriée, ainsi, contrairement au spectrophotomètre traditionnel, il ne nécessite pas le réajustement fastidieux des longueurs d'onde de lecture; 3) comme il ne provoque pas d'erreur d'ajustement de la longueur d'onde, une mesure précise de la dose de radiation est possible; et 4) l'équipement est simple de construction et est moins coûteus que le spectrophotomètre. Compte tenu de ces facteurs, le dispositif selon l'invention peut être considéré comme étant un dispositif totalement nouveau pour mesurer une dose de radiation sans présenter les inconvé-nients du spectrophotomètre. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour mesurer une dose de radiation en utilisant le changement de l'absorbance de la lumière d'un matériau transparent lors d'un irradiation, caractérisé en ce qu'il comprend sensiblement une source de lumière (3), une unité émettant une lumière monochromatique (4), une unité pour contrôler la quantité de lumière, une unité de montage d'un échantillon (5), une unité de détection (6) et une unité d'indication (8) et en ce que ladite source de lumière est une lampe à cathode creuse. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de la cathode pour la lampe à cathode creuse précitée est du manganèse. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de la cathode pour la lampe à cathode creuse précitée est du lithium.