Brevet FR2732774A1 — publié le 19961011

Dosimètre à sensibilité spectrale ajustée. La présente invention concerne les dosimètres, appareils servant à mesurer des doses de divers rayonnements dangereux, tels que le rayonnement , afin de surveiller la dose reçue par le porteur du dosimètre et de vérifier qu'elle ne dépasse pas un seuil critique. Les dosimètres sont en particulier utilisés dans les zones à risque d'irradiation des centrales nucléaires. Pour garantir une mesure précise des doses reçues, la sensibilité spectrale du dosimètre, en fonction de l'énergie des rayonnements, doit être maintenue à l'intérieur d'une plage déterminée. Or, le spectre des énergies des divers rayonnements s'étend sur un large domaine, sur lequel la sensibilité de l'élément détecteur de rayonnements du dosimètre varie excessivement et sort de la plage prévue. Il est connu de compenser les variations de sensibilité spectrale du détecteur en interposant un écran d'un métal déterminé qui a un rôle de filtre et réduit le taux de transmission des rayonnements à basse énergie, pour lesquels le détecteur est trop sensible. Cette compensation n'est cependant que très grossière et limitée à une zone restreinte du domaine spectral des énergies. Il est aussi connu de séparer le domaine des énergies en deux parties, chacune associée à une correction de sensibilité particulière du détecteur, établie en fonction de la valeur moyenne de la sensibilité pour la partie considérée du domaine. Par comparaison de l'amplitude du signal de détection, croissant avec l'énergie, à un seuil, l'énergie du rayonnement considéré est classée dans l'une ou l'autre des parties du domaine et la correction particulière correspondante est effectuée sur la sensibilité d'une chaîne de mesure reliée au détecteur. Même si cette correction, électronique, offre une certaine souplesse pour corriger la sensibilité du détecteur, la réponse spectrale du dosimètre reste mal maîtrisée puisque la correction de sensibilité ne peut prendre que l'une ou l'autre de deux valeurs. La présente invention vise à accroître encore la précision d'ajustement de la réponse spectrale du dosimètre. A cet effet, l'invention concerne un dosimètre comportant un détecteur de rayonnements, de sensibilité déterminée et variable avec l'énergie des rayonnements, une chaîne de mesure, reliée au détecteur, et des moyens de réglage de la sensibilité de la chaîne pour compenser la variation de sensibilité du détecteur, caractérisé par le fait que les moyens de réglage sont agencés pour estimer la sensibilité du détecteur. La sensibilité du détecteur étant ainsi estimée réellement, et non plus simplement choisie parmi deux valeurs, sa variation peut être corrigée avec précision puisqu'elle est connue. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée du dosimètre de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une représentation schématique des circuits électroniques du dosimètre, - la figure 2 représente le gain du détecteur du dosimètre en fonction de l'énergie du rayonnement reçu et - la figure 3 représente une courbede sensibilité relative du détecteur en fonction de l'énergie du rayonnement. Le dosimètre comporte une diode PIN 1 de détection des rayonnements qui alimente en signaux de détection une chaîne de mesure 10 dont la sensibilité est réglée par un circuit 20. La sensibilité est exprimée par le nombre d'impulsions engendrées par un rayonnement d'intensité déterminée, exprimé en Sievert par heure, pendant une durée déterminée. La sensibilité de la diode détectrice 1 croît en particulier avec sa taille mais, dans la mesure où chaque impulsion engendrée a une amplitude suffisante pour activer la chaîne de mesure 10, la sensibilité globale du dosimètre est indépendante de l'amplification ou gain de la chaîne 10. La chaîne de mesure 10 comporte, d'amont en aval, un amplificateur de charges 11, un comparateur 12, un compteur 13 et une unité arithmétique 14. L'amplificateur 11 alimente aussi des entrées respectives de deux comparateurs 22-23 (il pourrait y en avoir plus) du circuit 20 dont les secondes entrées sont alimentées par une mémoire morte 21 contenant deux valeurs de seuil de tension S1 et S2. Les sorties des deux comparateurs 22 et 23 commandent l'avance de deux compteurs respectifs 24 et 25 alimentant un bloc de calcul 26 calculant le rapport N2/N1 entre les nombres, ou fréquences, des réponses respectives des comparateurs 23 et 22. Le bloc de calcul 26 adresse, par la valeur du rapport N2/N1, une table de conversion 27 en mémoire morte commandant l'unité arithmétique 14. Le fonctionnement du dosimètre va maintenant être expliqué. La diode détectrice 1 fournit, à chaque détection d'un rayonnement, une impulsion électrique amplifiée par l'amplificateur 11. La diode 1 présente, par rapport à une valeur moyenne dans le domaine d'énergies E considéré, une sensibilité relative SB connue, représentée sur la figure 3 par la courbe SBO, fluctuant autour de la valeur 1 en fonction de l'énergie E des rayonnements. Pour un type de rayonnement donné, l'énergie détectée, c'est-à-dire ici l'amplitude de l'impulsion électrique, peut fluctuer dans une zone ou spectre d'énergies étalé, du fait que, en particulier, tous les rayonnements n'atteignent pas la diode 1 avec la même incidence et que certains sont de ce fait mal détectés et n'engendrent qu'une impulsion atténuée. Les comparateurs 22 et 23 fournissent une impulsion lorsque l'impulsion de détection dépasse les seuils respectivement bas S1 et haut S2. Le seuil bas S1 correspond à une énergie qui est située, dans le domaine d'énergies E1-E2 de détection, du côté de la limite inférieure El, ici 50 keV, et le seuil haut S2 correspond à une énergie plus proche de celle de la limite supérieure E2 du domaine, ici environ 2 MeV. Les nombres N1 et N2 d'impulsions fournis par les comparateurs 22 et 23 sont cycliquement lus par le bloc de calcul 26, pour calculer le rapport N2/N1. Il n'a pas été représenté les moyens séquenceurs de commande du bloc de calcul 26 pour lancer chaque cycle et commander le calcul préalable des deux incréments, entre deux relevés, des compteurs 24, 25, incréments sur lesquels porte le calcul de N2/N1. Comme le montre la figure 2, qui représente l'amplitude A des impulsions de détection fournies par l'amplificateur l1 en fonction de l'énergie E du rayonnement, l'amplitude des impulsions, et donc le rapport N2/N1, fournit la position spectrale du rayonnement mesuré dans le domaine E1-E2, puisqu'un rayonnement peu énergétique franchira uniquement le seuil bas S1 tandis qu'un rayonnement à énergie proche de la limite supérieure E2 du domaine de détection franchira beaucoup plus souvent le seuil haut S2. En effet, les impulsions atténuées par le fait que le rayonnement qui les a engendrées a atteint la diode détectrice 1 dans de mauvaises conditions d'efficacité de détection présentent cependant une probabilité élevée de dépasser le seuil haut S2 lorsque ce type de rayonnement produit, quand il est correctement détecté, des impulsions d'amplitude bien supérieure au seuil haut S2. Entre les deux seuils d'énergie et au-delà, la probabilité de franchissement du seuil haut S2 varie de façon continue, ou monotone, avec l'énergie E. De ce fait, il y a une correspondance non ambiguë entre le rapport N2/N1 et l'énergie E du rayonnement considéré, correspondance ayant une bonne précision puisqu'elle est établie à partir de deux seuils d'énergie. Le rapport N2/N1 est donc caractéristique de la position du spectre d'énergie détecté dans le domaine de détection du dosimètre, c'est-à-dire qu'il permet d'estimer la sensibilité de la diode détectrice 1 et d'en déduire une correction à appliquer. Pour cela, le rapport N2/N1 adresse la table 27 qui fournit une commande de correction, ou d'ajustement, de la sensibilité du dosimètre pour la position spectrale estimée. Cette commande de correction de sensibilité est ici un coefficient multiplicateur par lequel le bloc de calcul 14 multiplie le résultat du comptage du compteur 13. La lecture du dosimètre, corrigée des fluctuations de sensibilité de la diode 1, apparaît en sortie du bloc 14. La courbe en pointillés LO de la figure 3 représente la valeur de ce coefficient multiplicateur, dont la valeur est lue d'après la détermination de l'énergie, estimée d'après les deux comparaisons d'amplitude de chaque impulsion. La flèche en pointillés partant de la figure 2 et aboutissant à la courbe LO illustre très schématiquement le processus de choix de la valeur de coefficient de correction de sensibilité. Comme le montre la figure 3, les courbes SB0 et LO sont inverses l'une de l'autre par rapport à la valeur 1. Le calcul du rapport N2/N1 permet d'obtenir une valeur qui varie de façon monotone avec l'énergie du rayonnement reçu, afin d'avoir une correspondance bi-univoque qui évite toute ambiguïté pour l'estimation, à partir des amplitudes des impulsions, de l'énergie du rayonnement, d'où il est déduit la sensibilité correspondante du détecteur 1, qui détermine la correction. On notera qu'on peut utiliser d'autres formules mathématiques reliant N1 et N2 pour définir des fonctions autres que N2/N1, variant avec l'énergie, qui présentent la variation monotone souhaitée. On comprendra que la détection des rayonnements peut être effectuée par divers autres moyens et que leur énergie peut être déterminée par une caractéristique autre que la tension des impulsions engendrées, par exemple leur largeur, qui détermine aussi leur forme, ou toute autre caractéristique. Par ailleurs, l'ajustement pourrait aussi être effectué dans la partie analogique de la chaîne 10. Dans ce cas, le bloc de calcul 26 commanderait, par exemple au niveau du comparateur 12, l'ajustement d'un seuil d'amplitude de tension, en dessous duquel les impulsions ne seraient pas prises en compte. L'ajustement du seuil équivaut à ajuster le gain en tension de la partie analogique de la chaîne 10, puisqu'une impulsion inférieure au seuil n'est pas transmise et a donc un gain qui est nul. Cet ajustement de seuil d'amplitude pourrait aussi être appliqué en rebouclage à l'amplificateur 11, avec éventuellement alternance cyclique de phases de comptage par la chaîne 10 et de phases de détermination de seuil de correction par le circuit 20. Dans ces dernières phases, il serait préférable d'annuler momentanément le seuil imposé à l'amplificateur 11, c'est-à-dire couper le rebouclage, afin de ne pas faire dériver les calculs cycliques de ce seuil par le circuit 20. REVENDICATIONS 1. Dosimètre comportant un détecteur de rayonnements (1), de sensibilité déterminée et variable avec l'énergie des rayonnements, une chaîne de mesure (10), reliée au détecteur (1), et des moyens (20) de réglage de la sensibilité de la chaîne (10) pour compenser la variation de sensibilité du détecteur (1), caractérisé par le fait que les moyens de réglage (20) sont agencés pour estimer la sensibilité du détecteur (1). 2. Détecteur selon la revendication 1, dans lequel les moyens de réglage (20) comportent au moins deux comparateurs (22, 23) agencés pour comparer l'énergie des rayonnements détectés à deux seuils d'énergie (S1, S2). 3. Dosimètre selon la revendication 2, dans lequel les moyens de réglage (20) sont agencés pour déterminer le rapport (N2/N1) des fréquences respectives de franchissement de chacun des deux seuils (S1, S2). 4. Dosimètre selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de réglage de sensibilité (20) sont agencés pour régler le gain de moyens d'amplification (11, 12) de la chaîne de mesure (10). 5. Dosimètre selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens de réglage de sensibilité (20) comportent des circuits numériques de conversion (27) agencés pour convertir, selon une loi (LO) fonction de la sensibilité (SB0) estimée du détecteur (1), les mesures de la chaîne de mesure (10). 6. Dosimètre selon la revendication 5, dans lequel les circuits de conversion comportent une table de conversion (27).