Brevet FR2805048A1 — publié le 20010817

ENSEMBLE ET PROCÉDÉ DE MESURE DE RAYONNEMENT IONISANT AVEC CORRECTION DE BRUIT DE FOND DESCRIPTION Le domaine de cette invention est mesure du rayonnement ionisant émis par une source, on se préoccupe ici de corriger la mesure en s'affranchissant de l'influence du bruit de fond. Les spécialistes n'ignorent pas que le rayonnement nucléaire d'origine naturelle, originaire du cosmos, du sol ou du radon présent dans l'atmosphère n'est négligeable et peut affecter fortement la mesure rayonnement d'une source de faible activité. Une autre cause d'erreur de la mesure provient de sources supplémentaires qui peuvent s'approcher de manière imprévue. Dans le texte qui suit, le terme détecteur s'entend au sens large et peut se traduire dans la réalité par un ensemble de plusieurs ensembles de détection. Des tentatives ont déjà été entreprises pour ne subir l'effet du bruit de fond produit par cette radioactivité environnante. I1 est ainsi fréquent que le détecteur principal, chargé de mesurer le rayonnement de la source, soit complété par un détecteur auxiliaire spécifiquement chargé de mesure du bruit de fond. Quand il détecte un bruit fond d'un niveau jugé comme excessif, la mesure du rayonnement de la source n'est pas entreprise et on peut attendre des circonstances plus propices pour la faire, ce qui n'est cependant pas commode. Dans une conception perfectionnée de ce genre, le detecteur auxiliaire enveloppe complètement le detecteur principal et la source quand elle est présente : il mesure alors le rayonnement ambiant originaire de toutes les directions de manière uniforme, mais il n'empeche pas une partie du rayonnement ambiant de le traverser et d'atteindre le détecteur principal, ce qui fausse encore la mesure. Ce rayonnement peut être transmis directement ou après avoir été diffusé et affecté par l'effet Compton, c'est-à-dire fourni à une énergie différente, ce qui le rend difficile à évaluer d'après la partie du rayonnement que le detecteur auxiliaire a arrêtée. On procède en utilisant diverses discriminations spatiales et temporelles des rayonnements en fonction de leurs directions respectives estimées et de leurs instants d'arrivée sur les detecteurs. Comme le détecteur auxiliaire aussi sensible au rayonnement originaire de la source, transmis directement ou après avoir traversé le détecteur principal, on conçoit que ces calculs de correction soient difficiles à appliquer et nécessitent un système électronique d'exploitation compliqué (dispositifs anti-Compton). L'objet de l'invention est donc de corriger l'influence du bruit de fond, dans le cas particulier des mesures de rayonnement ionisant où il très difficile de distinguer l'influence des diverses origines du rayonnement, au moyen d'un ensemble de détection et d'un procédé chacun perfectionnés. Pour résumer, l'invention consiste à corriger les mesures du détecteur principal, chargé d'évaluer le rayonnement de la source, en estimant le bruit de fond qu' enregistre et en le soustrayant de ces mesures ; elle concerne un ensemble de mesure de rayonnement ionisant, comprenant un détecteur principal chargé de mesurer rayonnement émis par une source déterminée et détecteur auxiliaire chargé de mesurer un rayonnement ambiant, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de correlation des mesures faites par les deux détecteurs et correction des mesures faites par le détecteur principal en fonction de résultats de la corrélation ainsi qu'un procédé de mesure de rayonnement ionisant, comprenant une mesure principale d'un rayonnement principal émis par une source déterminée et une mesure auxiliaire d'un rayonnement ambiant, ainsi que corrections de la mesure principale en fonction de mesure auxiliaire, caractérisé en ce que la mesure principale commence avant d'apporter la source et comparée à la mesure auxiliaire pour obtenir correlation, et en ce que, lorsque la source a été apportée, la mesure principale est corrigée en fonction de la corrélation et de la mesure auxiliaire simultanée. Ces caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement de la description détaillée de l'invention qui suit en référence aux figures suivantes # la figure 1 est une vue schématique de l'ensemble de détection, # et les figures 2 et 3 sont des graphiques de mesures brutes et corrigées. L'ensemble de l'invention, qui sous une forme particuliere peut constituer un ensemble appelé portique de détection en langage spécialisé, est dans ce cas destiné avant tout à mesurer l'activité d'objets radioactifs de diverses natures qui passent devant lui. Il comprend moins un détecteur principal ou détecteur de mesure 1 chargé de mesurer l'activité d'une source irradiante, et au moins un détecteur auxiliaire ou detecteur de garde 2 chargé de mesurer le rayonnement ambiant responsable du bruit de fond. Les détecteurs 1 et 2 peuvent être placés côte à côte à une distance plus moins importante l'un de l'autre, ou éventuellement, ce qu'on représente ici, de part et d'autre d'un emplacement 3 qu'occupe la source S. La source S un objet quelconque, de taille indéterminée et souvent de faible activité en pratique, tel que le chargement d'un camion, un bloc de béton, un fût de déchets, etc. Les détecteurs 1 et 2, qui ne sont que figurés ici, comprennent classiquement un certain nombre de détecteurs de rayonnement qui reçoivent les rayonnements ionisants et les convertissent en signaux électriques. Le détecteur de mesure 1 est bien entendu sensible aux rayonnements provenant de l'emplacement 3, alors que le détecteur de garde 2 peut être rendu sensible aux rayonnements provenant de toutes les directions, sauf de l'emplacement 3, dont il est séparé par un blindage 4. Ces conditions sont assez générales pour qu'un grand nombre de dispositions des détecteurs 1 et 2 soit possible. En particulier, l'application de l'invention ne se limite pas aux rayonnements gamma, mais est aussi envisageable pour les autres types de rayonnements : alpha, beta, et X, dans des configurations particulières du détecteur principal et du détecteur auxiliaire. Le travail demandé à l'ensemble de détection comprend en général des périodes de mesure relativement brèves séparées par des périodes d'inactivité beaucoup plus longues et peuvent atteindre plusieurs heures. Ces périodes inactivité sont pourtant mises à profit pour effectuer mesures de la radioactivité ambiante. Les valeurs mesurées alors par les deux détecteurs 1 et 2 sont enregistrées séparément et comparées. Les inventeurs fait la constatation importante que les mesures étaient corrélées entre elles et pouvaient donc déduire l'une l'autre par une opération de régression. Ainsi, compteurs 5 et 6 auxquels les détecteurs 1 et 2 sont respectivement reliés et qui servent à enregistrer simultanément leurs mesures sont lus par un ordinateur 7 qui calcule les coefficients de la courbe de corrélation, qui en pratique est suffisamment approchée par une droite. Quand une source de radioactivité arrive à l'emplacement 3 et que le détecteur de mesure 1 évalue le rayonnement qu'elle émet, le détecteur de garde 2 continue de mesurer le rayonnement ambiant. L'ordinateur 7 en déduit l'effet de ce rayonnement sur le détecteur de mesure 1, c'est-à-dire l'intensité du bruit de fond qu'il doit restituer et la soustrait du total fourni par le compteur 5 pour obtenir valeur du rayonnement de la source S. Les resultats actuellement obtenus ont démontré la validité du procédé. Quelques précautions doivent pourtant être prises pour s'assurer de la validité de la corrélation. En particulier, les coefficients de régression varient quelque peu avec le temps, si bien qu'il convient de n'exploiter que des mesures suffisamment récentes et de renouveler périodiquement les calculs de corrélation. De plus, toutes les mesures ne sont pas utiles au meure degre : l'étude de l'évolution des bruits de fond montre qu'il existe de longues périodes pendant lesquelles il reste à peu près constant et n'évolue que faiblement, et sans corrélation entre les mesures deux détecteurs. C'est pourquoi de telles périodes fluctuations de la mesure devraient être exclues au profit de celles qui voient les valeurs de mesure varier continuellement dans une même direction à une vitesse suffisante. Une période de mesure propice aux calculs de corrélation est notée par P1 à la figure 2, une période de fluctuations faibles par P2. Si donc les valeurs de comptage détecteurs de mesure 1 et de garde 2 sont M G pendant une durée d'acquisition T fixée, les taux de comptage sont calculés par Si la correlation est linéaire, on pourra écrire m'=p.g+q, où p q sont les coefficients de la droite de corrélation et m' un taux de comptage restitué pour le détecteur de mesure 1. Pendant les périodes de mesure, le taux comptage du détecteur de mesure 1 sera appelé m., celui du détecteur de garde 2 restera appelé g puisque ce détecteur est blindé vers l'emplacement 3 de la source et reste donc sensible aux mêmes phénomènes qu'auparavant. Le rayonnement de la source sera evalué d'après le taux de comptage corrigé (m,,-ml ). est manifeste que d'autres corrélation que lineaires peuvent être envisagées et exploitées de la même façon, et que certaines hypothèses peuvent faciliter l'obtention des résultats : le coefficient q sera ainsi égal ' zéro dans bon nombre de situation pratique. La figure 2 montre, outre les taux de comptage g et m pour des périodes d'acquisition T de 10 mn des mesures mxl, mX2 et mX3 conduites dans une période de mesure P3 avec trois sources successives. Ces mesures furent fortement. affectées par une augmentation notable du bruit de fond, la courbe du taux comptage du détecteur de garde g ayant atteint un maximum qu'on retrouve sur la courbe du bruit de fond estimé m' pour le détecteur de mesure 1. L'application de l'invention conduit aux résultats de la figure 3, où on donne les taux de comptage corrigés (m,,, -m' ) , (m,2-m') et (m,3-m') et le bruit de fond réduit par la corrélation et égal à (m-ml Celui- ci . Celui- ci est de beaucoup plus faible que m, alors les taux de comptage corrigés sont plus cohérents les taux bruts m,1, m,s2 et m,,3 pour chacune des sources, et certainement proches des valeurs idéales qu'on aurait dû trouver, quoique le bruit de fond ait été considérable ici, plus de 20 fois la valeur du signal. La ligne L est la limite de détection, au-dessous de laquelle on estime qu'on ne peut plus mesurer un rayonnement convenablement : le bruit réduit est toujours sous cette limite et les résultats paraissent convenables même pour la troisième source, dont l'activité est ' peine supérieure à cette limite. Un avantage important est donc que la gamme d'intensité de rayonnement dont la détection est rendue possible est beaucoup plus grande. Enfin, l'invention ne facilite pas seulement la détection d'un rayonnement, mais aussi sa mesure ; elle peut donc être appliquée à d'autres appareils que portiques de détection. REVENDICATIONS 1. Ensemble de mesure de rayonnement ionisant, comprenant au moins un détecteur principal (1) chargé de mesurer un rayonnement emis par une source déterminée et au moins détecteur auxiliaire (2) chargé de mesurer un rayonnement ambiant, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (7) de corrélation de mesures faites par les deux détecteurs et de correction de mesures faites par le détecteur principal en fonction de résultats de la corrélation. 2. Ensemble de mesure de rayonnement ionisant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les detecteurs sont disposés de part et d'autre d'un emplacement (3) destiné à la source ou côte à côte près de cet emplacement, le détecteur auxiliaire (2) étant blindé (4) vers cet emplacement. 3. Procédé de mesure de rayonnement ionisant, comprenant une mesure principale d'un rayonnement principal (m) émis par une source (S) déterminée et une mesure auxiliaire (g) d'un rayonnement ambiant, ainsi que des corrections de la mesure principale en fonction de la mesure auxiliaire, caractérisé en ce que la mesure principale commence avant d'apporter la source et est comparée à la mesure auxiliaire pour obtenir une corrélation, et en ce que, lorsque source a été apportée, la mesure principale est corrigée en fonction de la corrélation et de la mesure auxiliaire simultanée. 4. Procédé de mesure de rayonnement ionisant selon la revendication 3, caractérisé en ce que les mesures sont comparées à une série d'instants plus récents qu'un laps de temps détermine. 5. Procédé de mesure rayonnement ionisant selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les mesures sont comparées pendant des périodes de variation continue des mesures.