Méthodes optiques

- Filtrage optique

De Boer et al. ont proposé une méthode de réduction de l'impact de l'émission Čerenkov basée sur l'utilisation de filtres optiques [De Boer et al., 1993]. Cette méthode exploite les différences à la fois en intensité et en longueur d'onde des spectres optiques du scintillateur et du Čerenkov. En effet, le spectre de l'intensité du Čerenkov évolue en 1/λ3 [Jelley et al., 1958]. Ainsi, en sélectionnant un phosphore émettant le plus loin du bleu, il est possible d'utiliser un filtre passe haut. Même si ce filtrage augmente le rapport signal sur bruit, il induit une diminution de la luminescence atteignant le photodétecteur. De Boer et al. ont conclu que cette méthode utilisée seule n'était pas suffisante pour soustraire la totalité du bruit lumineux [De Boer et al., 1993]. La principale limitation réside dans la faible efficacité des scintillateurs émettant dans les longues longueurs d'onde (orange – rouge) car ils présentent un rendement de luminescence moins important que celui des matériaux émettant dans le bleu – vert. Il est donc nécessaire d'augmenter les dimensions du phosphore utilisé afin de compenser cette faible efficacité lumineuse au détriment de la résolution spatiale, qui s'en trouve donc dégradée. Clift et al., en utilisant cette méthode, ont réussi à réduire de 82% l'émission

Čerenkov et la fluorescence parasite au détriment d'une diminution d'un facteur 2 de l'émission utile du scintillateur [Clift et al., 2000].

- Discrimination chromatique

Cette méthode, récente et développée par Fontbonne et al., repose sur la discrimination spectrale du rayonnement Čerenkov [Fontbonne et al., 2002], [Frelin et al. 2005]. Tout d'abord, il est nécessaire de mesurer le signal de luminescence dans deux bandes spectrales distinctes par l'utilisation de filtres dichroïques41. Une analyse colorimétrique permet alors de déterminer précisément les quantités relatives de rayonnement Čerenkov et de scintillation à partir de ces deux mesures. Archambault et al. lors d'une étude comparative entre différentes méthodes de minimisation de l'émission Čerenkov ont conclu que cette méthode fournissait les meilleurs résultats en terme de précision sur la mesure de la dose [Archambault et al., 2006]. Cette méthode requiert l'utilisation soit d’un ensemble de trois photodiodes silicium [Fontbonne et al., 2002], soit d'une caméra CCD (Charge-Couple Device) [Frelin et al. 2005].

41 _{Un filtre dichroïque est un filtre coloré précis qui permet de sélectionner les couleurs passantes à travers ce}

3. Conclusion

Ce chapitre a dressé l'état de l'art des systèmes de dosimétrie OSL / RL déportés optiquement. La majorité de ces systèmes est basée sur l'alumine dopée au carbone et est destinée à des applications de mesure de dose dans le milieu médical (radiothérapie, radiologie). Par ailleurs, les architectures sont souvent relativement complexe (filtres optiques, miroirs semi-réfléchissants). De plus, il ressort qu'aucun système basé sur la luminescence du SrS:Ce,Sm n'a été proposé et développé auparavant.

L'utilisation des fibres optiques présente un intérêt majeur pour la dosimétrie puisqu'elle permet d'avoir une résolution sub-millimétrique, une information temps réel ou proche temps réel et déportée de la zone d'irradiation. Néanmoins, cette utilisation présente des limites dont la principale est la luminescence radio-induite dans les fibres optiques (émission Čerenkov et photoluminescence) dont la proportion peut devenir importante dans les larges champs d'irradiation. Il est donc nécessaire de minimiser cette contribution au signal utile de luminescence. Les méthodes de minimisation ont par la suite été exposées.

Dans le chapitre suivant, l'architecture du système développé au laboratoire en collaboration avec le CERN et le SCK-CEN sera présentée ainsi que les résultats préliminaires des caractérisations menées au début de ce projet.

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Chapitre 4

Description et caractérisation du système fibré de