Impact de la dose totale reçue

Il a été démontré dans la littérature que l’ARI n’est pas nécessairement linéaire avec la dose cumulée reçue par la fibre, malgré des conditions d’irradiation identiques (Chigusaet al.[27];

Troskaet al.[136]). Ce phénomène est visible sur les figures1.35et1.36, et peut s’expliquer par une compétition entre la génération et le blanchiment des défauts induits par rayonnement, non linéaires avec la dose cumulée (Griscomet al.[60]).

Par exemple, la figure4.1montre qu’il n’est pas possible d’extrapoler l’ARI d’une fibre pour une dose cumulée supérieure. Au-delà de300 Gy, la pente de la courbe d’ARI diminue pour tendre vers une valeur de l’ordre de1500 dB km⁻¹. Cependant, il n’est pas possible de confirmer que cette observation est corrélée aux observations faites dans la littérature. La raison est qu’au-delà de 300 Gy, le signal mesuré par le RDTS est si faible qu’il tend vers zéro. Ainsi, le fait que la courbe d’ARI tende vers une valeur limite est plus probablement lié au fait que la limite de dynamique de mesure de l’appareil soit atteinte.

Des résultats d’ARI obtenus sur une fibre multimode 50/125µmstandard à revêtement acrylate irradiée à température ambiante sont d’abords présentés, suivis de ceux obtenus sur une fibre à revêtement or à haute température. Bien que la fibre à revêtement acrylate ne présente pas

4.1. ÉTUDE PARAMÉTRIQUE DE L’ÉVOLUTION DE L’ATTÉNUATION RADIO-INDUITE d’intérêt particulier dans cette étude à cause de sa fragilité à haute température, les mesures d’ARI obtenues sur cette fibre en fonction de la dose cumulée peuvent être plus facilement reliées à de précédents travaux que pour les fibres à revêtement métalliques.

Fibre à revêtement acrylate

La figure4.3représente l’impact du débit de dose sur l’atténuation du signal rétro-diffusé Stokes d’un échantillon de fibre standard ITU-T G.651.1/OM2 à température ambiante. Pour une dose cumulée supérieure au kGy, la figure 3.27 démontre que le bilan optique permet toujours de réaliser des mesures de rétro-diffusion avec le RDTS afin de calculer l’ARI sans atteindre la limite de dynamique de mesure de l’instrument.

0 500 1000 1500 2000 2500

0 5 10 15 20 25

Dose cumulée, Gy

Atténuation, dB/km

EuroFO−NoFIMT TA LINAC

Figure 4.3 – Atténuation du signal rétro-diffusé Stokes direct le long d’une fibre standard ITU-T G.651.1/OM2 Nue irradiée à température ambiante en fonction de la dose cumulée lors d’une irradiation au LINAC. L’impact de la dose cumulée et des temps de récupération sont visibles.

Les mesures d’ARI en fonction de la dose cumulée obtenues sur cette fibre permettent de confir-mer que l’irradiation au LINAC met en avant :

— le caractère non linéaire de l’ARI en fonction de la dose cumulée;

— la récupération partielle de transmission lumineuse entre deux essais d’irradiation à tem-pérature ambiante (environ16 hde repos).

De plus, la figure4.3permet d’estimer𝛼_𝐴𝑅𝐼(1115 nm, 1 kGy) ≈ 17 dB km⁻¹, ce qui est du même ordre de grandeur que la valeur mesurée par Chigusa et al.[27] avec𝛼_𝐴𝑅𝐼(1300 nm, 1 kGy) ≈ 10 dB km⁻¹sur une fibre germano-silicate monomode (voir figure1.35, pour un débit de dose de 100 Gy h⁻¹). De même, dans une étude plus récente, Wijnandset al.[144] mesurent une valeur d’ARI𝛼_𝐴𝑅𝐼(1310 nm, 1 kGy) ≈ 18 dB km⁻¹ sur trois fibres germano-silicates monomodes com-merciales à revêtement inconnu standard (probablement acrylate), après une irradiation au Co⁶⁰ pour un débit de dose de720 Gy h⁻¹. Certes, des différences sont présentes comme par exemple le type de fibre monomode, les conditions d’irradiation, la longueur d’onde ou encore la mise en

œuvre expérimentale. Mais le bon accord de l’ordre de grandeur de l’ARI mesurée sur une fibre standard germano-silicate à température ambiante confirme que les autres résultats d’ARI bien plus élevés obtenus pour des fibres à revêtements métalliques, bien que difficiles à corréler à la littérature, restent à priori justifiés.

Initialement, ce résultat aurait aussi dû permettre de différencier précisément l’impact du revê-tement or lors d’une irradiations sur deux fibres ITU-T G.651.1/OM2 et AGI50/125/155G, dont la distribution radiale de dopants par mesure EPMA s’est avérée similaire (voir la partie2.4). Mais le phénomène de récupération visible sur la figure 4.3montre clairement que la concentration de phosphore est plus faible voire nulle dans l’échantillon de fibre ITU-T G.651.1/OM2 irradiée.

Malgré des précautions prises pour s’assurer d’une bonne connaissance de la composition chi-mique des fibres irradiées, la variabilité de production de certaines fibres testées n’a pas permis de détecter cette différence de composition avant l’irradiation.

Néanmoins, les figures4.1(fibre germano-silicate à revêtement or) et4.3(fibre germano-silicate à revêtement acrylate) mettent en avant un écart considérable d’ARI en fonction de la dose cu-mulée à température ambiante dans des conditions d’irradiation identiques. Si la température de l’élément à instrumenter est faible, il est indispensable d’utiliser une fibre durcie contre les rayonnements (par exemple PSC), et dont le revêtement dégrade le moins possible la transmission lumineuse de la fibre (acrylate et polyimide pour des températures maximum de respectivement 80 et300^◦C).

Fibre à revêtement haute température

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600

0

Figure 4.4 – Atténuation du signal rétro-diffusé Stokes direct d’une fibre AFS50/125/155G ir-radiée à haute température en fonction de la dose cumulée lors d’une irradiation au Co⁶⁰ou au LINAC. L’impact de la dose cumulée à cette température ne peut pas être mis en avant

La figure4.4représente l’atténuation du signal rétro-diffusé Stokes (∼ 1115 nm) d’un échantillon de fibre AFS50/125/155G Nue et FIMT irradiée par un LINAC. À haute température, l’impact de la dose cumulée sur la variation d’ARI ne peut pas être mis en avant, en raison de la récupération de la fibre à haute température et de la lente stabilisation de l’atténuation liée au relâchement de contraintes induites par le revêtement or à cette température. Cette stabilisation d’atténuation est prédominante face à l’irradiation sur l’atténuation de la fibre, car l’atténuation décroit

mal-4.1. ÉTUDE PARAMÉTRIQUE DE L’ÉVOLUTION DE L’ATTÉNUATION RADIO-INDUITE gré une dose cumulée qui augmente. Il ne peut pas non plus s’agir d’ERI car ce phénomène de décroissance d’atténuation se produit pendant les phases d’irradiation et de récupération.

Deux facteurs expliquent les différences d’atténuations mesurées sur la figure4.4. D’une part, les phases d’irradiation au LINAC sont affichées pour une température de260^◦C, alors que les phases d’irradiation au Co⁶⁰ont été réalisées à température hétérogène qui oscille entre 200 et340^◦C, d’où la différence d’atténuation sur les deux fibres de la figure de gauche. D’autres part, certaines fibres sont gainées FIMT et d’autres sont nues, ce qui modifie le comportement de l’atténuation en fonction de la température et du temps (grâce à la relaxation des contraintes induites par le revêtement).