Brevet FR3026850A1 — publié le 20160408

L'invention concerne un procédé de dosimétrie des rayonnements ionisants applicable lors d'irradiation externe, notamment lors d'irradiations accidentelles ou dans des situations de crise pour l'identification de personnes 5 exposées pour permettre notamment un tri de population. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Dans ces situations, il importe de connaître rapi- dement le niveau d'exposition des personnes concernées pour identifier au mieux celles devant faire l'objet de d'une 10 prise en charge médicale ou de surveillance particuliers. De nombreuses techniques de dosimétrie sont utili- sées dans des contextes variés surveillance de l'exposition des travailleurs exposés, étalonnage de faisceau d'irradiation, détermination de dose sur des objets 15 irradiés, évaluation de l'exposition de population potentiellement exposée,... Une des techniques de dosimétrie utilisées est basée sur le phénomène de résonnance de spin électronique (autrement appelée technique RPE pour résonnance paramagnétique électronique). Cette technique de 20 spectroscopie permet d'identifier des radicaux ou des défauts paramagnétiques et de les quantifier, notamment ceux qui sont produits au cours d'une irradiation d'un matériau par l'interaction des rayonnements avec ce matériau. Les radicaux ou défauts dits radio-induits sont produits en 25 proportion de la dose déposée dans le matériau considéré. Il est ainsi possible de relier une quantité de radicaux ou défauts formés, ou du moins l'intensité de leurs signaux RPE, à une dose absorbée, ce qui constitue le principe de base de la dosimétrie par spectroscopie RPE. Cette tech- 30 nique permet par exemple par l'analyse de l'émail dentaire d'estimer les doses reçues par les personnes au cours de leur vie, on parle alors de dosimétrie rétrospective. Une autre application est la métrologie des faisceaux d'irradiation qui utilise la L-a-alanine comme matériau sensible analysé par spectroscopie RPE. Les matériaux suscités sont introduits dans des tubes de mesure de quelques millimètres de diamètre pour être introduits dans le spectromètre RPE, ce qui nécessite que le matériau analysé soit de taille compatible ou réduit à une taille compatible avec les tubes de mesures. Dans le cas des dents par exemple, l'émail est séparé des autres tissus dentaires, puis réduit en poudre ou en petits fragments pour pouvoir être mesuré. Un certain nombre de matériaux présents sur les personnes, qu'ils soient biologiques (ongles, cheveux) ou présents sur les objets portés (téléphone, bijoux,...) ou sur les vêtements sont susceptibles d'être utilisés pour esti- mer la dose reçue par une personne, notamment lorsque celle-ci ne porte pas de dosimètre, comme par exemple lors d'irradiation malveillante ou d'accidents impliquant des personnes du public. Ainsi, il a été proposé récemment d'utiliser le verre des écrans de téléphone portable ou ta- blettes portées par les personnes irradiées pour estimer les doses de rayonnements ionisants reçues. Un protocole de mesure a été développé dans le cadre du contrat européen MUTIBIODOSE pour la mesure des écrans tactiles des « smart-phones » et tablettes. Ce protocole nécessite le démontage de l'écran et le prélèvement de quelques dizaines de milli- grammes de verre (en général un verre de type alkalialuminosilicate, comme le « Gorille Glass » de la société Corning) que l'on introduit dans un tube de mesure calibré, ce qui rend l'écran inutilisable. Il est à prévoir que les personnes sollicitées seront réticentes à sacrifier ainsi leur téléphone portable, ce qui limite la portée de cette approche. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet de proposer un procédé d'estimation de dose de rayonnement ionisant reçue simple à mettre en oeuvre, y compris sur les lieux de l'irradiation, 5 permettant une première estimation de la dose reçue par les victimes. PRESENTATION DE L'INVENTION A cet effet, on propose un procédé d'estimation d'une dose de rayonnement ionisant, le procédé comportant 10 l'étape d'effectuer une mesure d'un spectre RPE d'un écran d'appareil électronique tel qu'un téléphone portable ou similaire qui a été soumis à l'irradiation, et l'étape d'estimer la dose de rayonnement ionisant à partir du spectre RPE. Selon l'invention, la mesure est effectuée au 15 moyen d'un dispositif de spectroscopie RPE, adapté à estimer un niveau de dose radiologique par mesure directe sur le verre de l'écran, la mesure étant effectuée sans démonter ou séparer l'écran ou l'appareil. Ce procédé ne nécessite pas de démonter l'écran 20 tactile, ni de le broyer et laisse donc intact et utilisable le téléphone ou la tablette numérique. Le procédé comporte l'étape d'effectuer une mesure directement sur un écran de téléphone portable ou similaire sans démonter celui-ci. L'appareil de mesure RPE peut le cas échéant être 25 transporté au plus près des victimes. La mesure peut être faite rapidement et le cas échéant in situ, ce qui s'avère pertinent par exemple dans le cadre d'un premier tri des populations irradiées. Par ailleurs, l'utilisation d'un appareil de mesure capable 30 d'estimer directement un niveau de radiation par mesure directe sur l'écran du téléphone portable lève les réticences des personnes à confier leur téléphone, puisqu'elles savent qu'elles pourront le récupérer intact. De préférence, on utilise des dispositifs de spec- troscopie RPE utilisés notamment pour des mesures RPE in 5 vivo sur de petits animaux, notamment ceux équipés d'antenne de surface comme dispositif résonant. Ces dispositifs comportent une antenne de surface émettant un rayonnement micro-onde via au moins une antenne de surface dans des gammes de fréquences appelées bande L et bande S, en 10 particulier dans les gammes respectives de 1-2 et 2-4 Gi- gahertz et plus généralement entre 0,5 et 4 Gigahertz, et un aimant permanent ou électrique générant le champ magnétique nécessaire au phénomène de résonance. L'utilisation de la bande L ou S permet de diminuer sensiblement la va- 15 leur du champ magnétique émis par le dispositif de mesure, de sorte à ne pas induire de dommage sur le téléphone portable. En outre, le champ magnétique nécessaire à la résonance en bande L ou s peut avantageusement être obtenu au moyen d'aimants permanents (de type au néodyme) associés à 20 de petites bobines électriques pour induire une variation de la valeur du champ nécessaire pour réaliser une spectroscopie, ce qui ouvre la voie à la réalisation d'un dispositif de mesure sinon portable, du moins facilement transportable. De plus les ponts hyperfréquences pour ce 25 type d'émissions sont disponibles dans le commerce. La bande S permet d'obtenir un meilleur rapport signal sur bruit qu'ne bande L. La mesure est avantageusement effectuée en un temps réduit (de l'ordre de quelques minutes). L'invention consiste ainsi à utiliser un dispositif 30 de spectroscopie RPE permettant l'identification et la quantification de défauts créés par l'irradiation dans les verres des écrans tactiles des téléphones portables de type Smartphone ou tablettes numériques ou tout autre objet électronique muni d'un écran, notamment un écran tactile. L'invention contrairement ou méthodes d'analyse habituellement mises en oeuvre en dosimétrie RPE ne nécessite pas de 5 séparer l'écran tactile du reste de l'objet, ni de fragmenter ou broyer le verre pour la mesure, étape nécessaire avec les méthodes conventionnelles pour lesquelles, le verre est analysé dans des tubes de mesure de quelques millimètres de diamètre. On pourra utiliser des dispositifs de 10 mesure initialement développés pour réaliser des mesures in vivo sur de petits animaux par exemple. Ces dispositifs de spectroscopie RPE fonctionnent sur des principes technologigues éprouvés et utilisés dans la grande majorité des spectromètres RPE fonctionnant en onde continue. La fré15 quence micro-onde est fixée et le champ magnétique est va-né sur une largeur de valeur de champ magnétique permet-tant d'observer la résonance liée aux défauts investigués. Les fréquences utilisées en RPE s'étalent de quelques centaines de MHz à plusieurs centaines de GHz. Les fréquences 20 les plus basses permettent de réaliser des mesures in vivo parce qu'elles n'échauffent pas les tissus biologiques. De ce fait, des dispositifs résonants permettant des mesures au contact ont été mis au point, notamment les antennes de surface qui sont principalement utilisés en bande L et 25 S.L'invention porte sur l'utilisation des ces dispositifs pour la mesure de défauts ou de radicaux dans des matériaux non biologiques. Par exemple, des matériaux d'origine géologique, ou de fabrication humaine ancienne ou contemporaine peuvent être analysés par ces systèmes de spectrosco30 pie RPE. L'invention porte en particulier sur la mesure de radicaux ou de défauts radio-induits à des fins de dosimétrie des rayonnements ionisants et notamment sur les verres minéraux constituant les écrans tactiles des objets électroniques. Cette approche permet de conserver intact et en état de marche l'objet analysé, ce qui constitue l'avantage principal par rapport à la technique conventionnelle. Cette 5 approche permet d'éliminer l'étape de préparation des échantillons (séparation du verre du reste du téléphone, fragmentation ou broyage du verre), ce qui permet un gain de temps dans la durée totale de l'analyse et nécessite moins de ressources de personnel notamment dans le cas 10 d'événements radiologiques de grande ampleur pour lesquels des milliers de téléphones ou autres objets électroniques pourraient être expertisés. Le téléphone ou l'objet électronique à analyser et placer dans l'entrefer de l'aimant de manière à ce que 15 l'antenne de surface soit au contact du verre de l'écran tactile ou de préférence à une distance inférieure à 5 millimètres avec le plan principal de l'antenne sensiblement parallèle au plan principal de l'écran tactile. L'étape suivante consiste à accorder ou coupler l'antenne de sur- 20 face avec le pont hyperfréquence, étape également nommée « tuning ». Les tests réalisés sur un spectromètre RPE bande L équipée d'une antenne de surface ont montré qu'il était possible de coupler l'antenne de surface au contact du téléphone avec le pont. Des spectres RPE ont ainsi été 25 réalisés. A partir des mesures réalisées sur des téléphones préalablement irradiés à des doses connues, il est possible d'établir une relation entre la dose délivrée et l'amplitude du signal et de générer ainsi une courbe d'étalonnage. Cette courbe permet de convertir l'amplitude 30 d'un signal mesuré sur un téléphone irradié en termes de dose délivrée. PRESENTATION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, en référence aux figures des dessins annexés parmi lesquelles : - Les figures lA et 1B sont des vues schématiques de dessus et de côté d'un dispositif de mesure selon l'invention ; - La figure 2 est un graphe montrant les spectres RPE d'un verre avant irradiation (OGy)et après irradiation à 30Gy - La figure 3 est un graphe montrant la variation de l'intensité du signal radio-induit en fonction de la dose délivrée sur un écran tactile de téléphone. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE MISE EN OEUVRE DE 15 l'INVENTION En référence aux figures lA et 1B, on présente un dispositif de mesure RPE comportant une antenne de surface 3 associée à des aimants 4 générant dans leur entrefer e un champ magnétique. L'antenne de surface 3 est reliée à un 20 boîtier 5 renfermant un pont hyper-fréquence. La surface 2 de l'écran tactile du téléphone 1 est placée parallèlement au plan de l'antenne de surface 3, de préférence à moins de 5 millimètres, ou au contact de celle-ci. L'antenne de surface et le téléphone sont placés 25 au centre de l'entrefer des aimants 4. Les dispositifs RPE disponibles pour les mesures in vivo permettent de réaliser une telle mesure pour peu que la dimension de l'entrefer e soit adaptée à la dimension des objets à mesurer. L'une des étapes cruciales avant les mesures est de 30 pouvoir accorder le pont hyper-fréquence du dispositif avec le dispositif résonant. L'antenne de surface 3 émet la micro-onde dans un volume limité. L'intensité de la micro- onde décroit rapidement dès que l'on s'éloigne du plan de l'antenne de surface. A quelques millimètres de distance, la puissance délivrée par la micro-onde est négligeable par rapport à celle délivrée dans le plan de l'antenne ou à son 5 contact. Ainsi les composants des écrans situés sous l'écran tactile (écran LCD, composants électroniques,...) ne perturbent pas le réglage du spectromètre. Une fois l'antenne et le pont accordés, la mesure peut être réalisée. La fréquence de la micro-onde est main- 10 tenue constante tandisque le champ magnétique est astreint à varier linéairement. Lorsque les conditions de résonance, qui dépendent des propriétés du matériau considéré, sont réalisées, une partie de la micro-onde délivrée via l'antenne de surface est absorbée par le matériau. Cette 15 absorption se traduit sur le spectre par une raie d'absorption. De préférence, le dispositif de l'invention comporte des moyens de modulation du champ magnétique pour filtrer le bruit présent dans les spectres d'absorption. De façon connue en soi, on observe la dérivée première du 20 spectre d'absorption. La durée des mesures réalisées en bande L sont de l'ordre de quelques minutes à quelques dizaines de minutes selon les paramètres d'enregistrement choisis. Un exemple de mesure obtenue grâce au dispositif de 25 l'invention est illustré à la figure 2. On peut noter une augmentation de l'intensité du signal RPE mesuré après irradiation sur les raies caractéristiques du spectre RPE des défauts radio-induits de la même manière qu'avec les méthodes RPE conventionnelles en dosimétrie, c'est-à-dire 30 avec des échantillons réduits en poudre ou en grains mesuré en bande X dans des cavités résonantes. Sur le graphe de la figure 3, on peut noter une va- nation linéaire comme attendu avec les verres de même type mesuré avec les méthodes conventionnelles. L'estimation de la dose à partir de la détermination de l'intensité du signal RPE radio-induit peut se faire à l'aide d'une courbe d'étalonnage préétablie. Pour se faire des téléphones sont irradiés a des doses connues, puis mesurés selon le procédé de l'invention, ce qui permet d'établir une relation entre les intensités des signaux mesurées et la dose délivrée.10 REVENDICATIONS1. Procédé d'estimation d'une dose de rayonnement ionisant, le procédé comportant l'étape d'effectuer une mesure d'un spectre RPE d'un écran d'appareil électronique 5 tel qu'un téléphone portable ou similaire qui a été soumis à l'irradiation, et l'étape d'estimer la dose de rayonnement ionisant à partir du spectre RPE, caractérisé en ce que la mesure est effectuée au moyen d'un dispositif de spectroscopie RPE, adapté à estimer un niveau de dose ra- 10 diologique par mesure directe sur le verre de l'écran, la mesure étant effectuée sans démonter ou séparer l'écran ou l'appareil. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on met en oeuvre un dispositif de spectrocopie RPE comportant 15 un dispositit résonnant comprenant une antenne de surface amenée directement en regard de l'écran. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'écran de l'appareil électronique est placé au contact ou à une distance inférieure à 5 mm de l'antenne de surface 20 lors de l'étape de mesure. 4. Procédé selon la revendication 2 dans lequel on fait résoner l'antenne de surface dans une gamme de fréquences de 0,5 à 4 Gigahertz. 5. Procédé selon l'une des revendications précé25 dentes, appliqué à un appareil électronique dont l'écran est un écran tactile. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, appliqué à un appareil électronique dont l'écran comprend du verre minéral, de préférence de type alkali30 aluminosilicate.