Brevet FR2515361A1 — publié le 19830429

DISPOSITIF PRATIQUE POUR LA MESURE DE LA DOSE ABSORBEE EN FONCTION DE LA PROFONDEUR DANS LES TISSUS MOUS. L'invention est relative à un dispositif de mesure d'irra- diation comprenant un fantôme constitué en un matériau équivalent aux tissus mous de l'organisme présentant une cavité de logement d'un détecteur de rayonnements. Une directive du conseil d'Euratom fixc les normes de base relatives à la protection sanitaire de la population et des travailleurs contre les dangers résultant des rayonne- ments ionisants Cette directive fait intervenir les no- tions de dose effective et d'indice de dose, la dose effec- tive étant la somme des équivalents de dose moyens pondé- rés dans les différents organes ou tissus, et l'indice de dose étant l'équivalent de dose maximal dans le volume central d'une sphère de 30 cm de diamètre constitué d'un matériau équivalent aux tissus mous avec une masse volu- mique de 1 g par cm 3 On distingue un indice d'équivalent de dose profond et un indice d'équivalent de dose super- ficiel et si les nouvelles limites de dose à respecter pour les travailleurs ou les personnes du public sont éta- blies-en terme de dose effective, ces limites de dose sont considérées comme respectées si l'indice d'équivalent de dose profond ne dépasse pas la limite fixée pour la dose effective et si l'indice d'équivalent de dose superficiel ne dépasse pas la limite de dose fixée pour la peau. Les dispositifs pratiques actuellement disponibles ne ré- pondent pas aux ohjectifs fixés par les dispositions préci- tées, et la présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un dispositif de mesure permettant au prati- cien de la radioprotection auprès des installations nuclé- aires ou génératrices de rayonnement de déterminer rapide- ment et commodément en toute circonstance la variation du débit de dose absorbée en fonction de la profondeur dans un fantôme simplifié et constitué d'un matériau équivalent aux tissus mous de l'organisme pour ce qui concerne les interactions des électrons, des photons et des neutrons avec la ma Lière. le dispositif de mesure selon la présente invention est caractérisé en ce que le fantôme comporte un premier cylin- dre droit rotatif présentant un logement cylindrique à axe parallèle et excentré par rapport à l'axe du premier cylin- dre et un deuxième cylindre de révolution monté à rotation à faible jeu dans ledit logement cylindrique, ladite cavité lo étant ménagée excentrée dans ledit deuxième cylindre, de façon que des rotations combinées desdits premier et deu- xième cylindres fassent varier la profondeur du détecteur dans le fant&me suivant le diamètre d'un cercle du premier cylindre. L'utilisation théorique d'une sphère de 30 cm de diamètre pour ces mesures présente les inconvénients d'être d'une réalisation et d'une exploitation peu commodes, et selon la présente invention, la sphère est avantageusement rem- placée par un cylindre droit de 30 cm de diamètre et de 30 cm de hauteur permettent les mesures requises avec une approximation très suffisante Le deuxième cylindre de même hauteur et d'un diamètre voisin de 15 cm est diposé excentré à l'intérieur du premier cylindre Les deux cylindres ont des axes parallèles et sont animés de mouvements de rotation en sens inverse, l'angle de rotation du premier cylindre étant la moitié de l'angle de rotation du deuxième cylindre Il ressortira de la description ci-dessous que le dispositif à cylindres excentrés selon l'invention permet de déplacer la cavité et le détecteur logé dans cette cavité suivant un diamètre du premier cylindre, ce déplacement pouvant Ztre à vitesse constante si l'on prend soin de moduler les vitesses-de rotation des cylindres Le dispositif peut alors fournir l'enregistrement direct de la variation de la dose absorbée en fonction de la profondeur qu'il s'agisse d'une irradiation unidirectionnelle ou isotrope- Le mouvement de rotation du deuxième cylindre est avanta- geusement dérivé de celui du premier cylindre, par exemple par une liaison mécanique à engrenage, tout autre dispositif d'entraînement étant bien entendu utilisable La rotation du premier cylindre peut être réaliséc automatiquei"ent par un moteur commandé par un système logique à mémoire c Tblée et avec une base de temps sélective permettant différentes durées de parcours à vitesse uniforme de la cavité L'enre- gistrement simultané du débit de dose dans la cavité détec- trice permet une indication directe et un enregistrement de la variation de ce débit de dose en fonction de la profon- deur dans le fantôme. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réa- lisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limi- tatif et représenté au dessin annexé, dans lequel: la figure 1 est une vue schématique en perspective, par- tiellement arrachée, d'un dispositif de mesure selon l'invention les figures 2, 3 et 4 sont des vues schématiques en plan descylindres excentrés,représentés en différentes positions successives, du dispositif selon la figure 1. Sur les figures, un dispositif de mesure, désigné par le repère général 10 comprend un fantôme cylindrique 12 con- stitué d'un matériau équivalent aux tissus mous de l'orga- nisme pour ce qui concerne les interactions des électrons, des photons et des neutrons avec la matière Le matériau peut être du type décrit dans la demande de brevet français NO 77 27679, déposée le 7 Septembre 1977, la composition de ce matériau pouvant être modifiée pour respecter les diffé- rentes réglementations Le fantôme 12 est constitué d'un premier cylindre droit 14 dont l'arbre lu est monté à rota- tion sur un support fixe 18 Le premier cylindre droit 14 présente un logement cylindrique 20 d'axe parallèle à l'ar- bre ou axe 16 du premier cylindre 14 Dans le logement 20 est monté à rotation à faible jeu un deuxième cylindre droit 22 de même hauteur que le premier cylindre 14 Le diamètre du deuxième cylindre ou cylindre intérieur 22 est sensible- ment égal à la moitié du diamètre du premier cylindre 14 et l'écartement entre l'axe 24 du cylindre intérieur 22 et l'axe 16 du premier cylindre 14 est sensiblement égal au rayon du cylindre intérieur 22 Il résulte de ces données que le cylindre intérieur exccntré 22 est sensiblement tangent intérieurement au cylindre droit 14 La hauteur et le diamètre du fantôme 12 sont voisins de 30 cm, le dia- mètre du cylindre intérieur 22 étant dans ce cas voisin de 15 cm Le cylindre intérieur 22 comporte une cavité 26 s'étendant le long d'une génératrice du cylindre paralléle- ment à l'axe 24 Dans la cavité 26 est logé un détecteur de radiations (non représenté) pouvant êtred'un type quelconque bien connu des spécialistes La cavité 26 débouche sur le fond supérieur du fantôme 12, cette cavité s'étendant par exemple sur la moitié de la hauteur, de manière à position- ner le détecteur au milieu de la hauteur du fant 8 me 12. En faisant tourner le premier cylindre 14 et/ou le cylin- dre intérieur 22, on peut modifier la position de la cavité 26 à l'intérieur du fantôme 12 et dans le cas représenté sur les figures d'une irradiation unidirectionnelle, re- présentée par la flèche F, modifier l'épaisseur de maté- riau devant être traversée par cette radiation pour at- teindre la cavité 26 Dans la position des cylindres 14,22 représentée sur les figures 1 et 2, la cavité 26 est adja- cente à la surface externe du fantôme 12 frappé par la ra- diation F La profondeur de la cavité 26 à l'intérieur du fantôme 12 est minimale, cette valeur minimale étant déter- minée par les caractéristiques constructives de l'appareil. Sur la figure 2, les axes 16, 24 sont alignés avec la ca- vité 26 dans la direction de la radiation F En faisant tourner le premier cylindre droit 14 d'un angle c L et le cylindre intérieur 22 d'un angle 2 d la cavité 26 vient en une position intermédiaire représentée sur la figure 3, en restant alignée avec la radiation F La figure 4 repré- sente l'appareil après une rotation du premier cylindre droit 14 de 1800 et d'une rotation correspondante du cy- lindre intérieur 22 de 3600 Les axes 16, 24 et la cavité 26 sont à nouveau alignés avec la radiation F, la cavité 26 étant dans la position de profondeur maximale Il est facile de voir que le mouvement de rotation du cylindre droit 14, associé d'une rotation inverse d'un angle double du cylindre intérieur 22, est transformé en un mouvement rectiligne alternatif de la cavité 26 La rotation des cy- lindres 14 peut être effectuée manuellement, mais il est avantageux de coupler les cylindres 14, 22, par exemple mécaniquement pour imposer la rotation inverse double Sur la figure 1 on a schématiquement représentée une liaison par roue dentée 28 clavetée sur l'arbre 16 et pignon 30 claveté sur l'arbre 24 Le diamètre de la roue dentée 28 est bien entendu double de celui du pignon 30 pour effec- tuer la rotation angulaire double du cylindre 22 L'appa- reil peut être perfectionné en accouplant l'arbre 16 à un moteur d'entraînement 32 d'un type quelconque, par exemple un moteur électrique pas-à-pas piloté par un dispositif de commande 34 On comprend qu'un entraînement à vitesse variable de l'arbre 16 permet de réaliser un déplacement uniforme de la cavité 26 en fonction du temps Le disposi- tif de commande 34 peut par exemple comporter un système logique à mémoire câblée avec une base de temps sélective pour réaliser une vitesse uniforme de déplacement de la cavité 26 à l'intérieur du fantôme 12, cette vitesse uni- forme étant réglable La variation uniforme de la profon- deur en fonction du temps permet une mesure et un enre- gistrement du débit de dose dans la cavité détectrice en fonction de la profondeur Le fonctionnement de l'appareil de mesure selon l'invention découle de l'exposé précédent et il suffit de rappeler qu'il permet de déterminer rapide ment et sans risque d'erreur la variation du débit de dose absorbée en fonction de la profondeur dans un fantôme 12. On peut ainsi vérifier si les limites de dose sont en tout circonstance respectées. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représen té, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences, notamment à celle dans laquelle le cylindre intérieur 22 se limiterait à un disque central incorporé dans le cylindre droit 14, ou en- core à celle dans laquelle le déplacement rectiligne de la cavité 26 serait imposé par des glissières de guidage co- opérant avec un maneton porté par le cylindre intérieur 22. Revendications 1 Dispositif de mesure d'irradiation comprenant un fantôme ( 12) constitué en un matériau équivalent aux tissus mous de l'organisme présentant une cavité ( 26) de logement d'un dé- tecteur de rayonnements, caractérisé en ce que le fant&me ( 12) comporte un premier cylindre ( 14) droit rotatif présentant un logement cylindrique ( 20) à axe ( 24) parallèle et excen- tré par rapport à l'axe ( 16) du premier cylindre ( 14) et un deuxième cylindre ( 22) de révolution monté à rotation à faible jeu dans ledit logement cylindrique ( 20), ladite ca- vité ( 26) étant ménagée excentrée dans ledit deuxième cy- lindre ( 22), de façon que des rotations combinées desdits premier ( 14) et deuxième ( 22) cylindres fassent varier la profondeur du détecteur dans le fantôme ( 12). 2 Dispositif de mesure selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le premier ( 14) et le deuxième ( 22) cylin- dres pleins sont en un même matériau équivalent aux tissus mous. 3 Dispositif de mesure selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé par le fait que le diamètre du premier cylindre ( 14) est sensiblement le double de celui du deuxième cylin- dre ( 22), ce dernier étant sensiblement tangent au premier cylindre ( 14) et que la cavité ( 26) est ménagée au bord du deuxième cylindre ( 22). 4 Dispositif de mesure selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que la cavité ( 26) est constituée par un trou parallèle aux axes ( 16, 24) des cylindres ( 14, 22) et débouchant au moins sur l'un des fonds du deuxième cylindre ( 22). 5 Dispositif de mesure selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé par le fait que des moyens d'entraînement ( 28, 30) en rotation du deuxième cylindre ( 22) font tourner ce dernier en sens inverse et d'un angle double de l'angle de rotation du premier cylindre ( 14 J. 6 Dispositif de mesure selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'entraînement ( 32) en rotation desdits cylindres ( 14, 22) à vitesse angulaire variable pour engendrer un mouvement linéaire sensiblement uniforme de la cavité ( 26). 7 Dispositif de mesure selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur de-dits cylindres ( 14, 22) est voisine de 30 cm, le dia- mètre du premier cylindre ( 14) étant voisin de 30 cm et celui du deuxième ( 22) voisin de 15 cm. 8 Dispositif de mesure selon la revendication 6, caracté- risé en ce qu'il -comporte un dispositif de traitement relié audit détecteur pour intégrer les mesures en fonction de la profondeur du détecteur dans le fantôme ( 12).