Mise en place d'un protocole de dosimétrie dédié au neutrons : PRESENTATION

(1)

Centre d’Electronique et de Micro-optoélectronique de Montpellier

C

^EM²

ETUDE DE MATERIAUX OSL A DES FINS DE DOSIMETRIE NEUTRONS ETUDE DE MATERIAUX OSL A DES ETUDE DE MATERIAUX OSL A DES

FINS DE DOSIMETRIE NEUTRONS FINS DE DOSIMETRIE NEUTRONS

Équipe Électronique et Rayonnement Équipe Électronique et Rayonnement Équipe Électronique et Rayonnement

Cyril VOYANT

(2)

2

C

^EM²

PLAN PLAN PLAN

oo Descriptif des environnements étudiésDescriptif des environnements étudiés Environnement atmosphériqueEnvironnement atmosphérique AccélérateurAccélérateur

oo Descriptif du mode Descriptif du mode dosimétriquedosimétrique utiliséutilisé

Radio-Radio-luminescence stimulée optiquement (luminescence stimulée optiquement (OSLOSL)) Dopage en BoreDopage en Bore

ConditionnementConditionnement

Transposition à la dose déposée dans les tissusTransposition à la dose déposée dans les tissus oo Confection du dosimètreConfection du dosimètre

Banc de lectureBanc de lecture

Choix du dosimètreChoix du dosimètre

Comparaison des dosimètres créésComparaison des dosimètres créés oo Étude du faisceau IRRAD-Étude du faisceau IRRAD-22

Caractéristique de la sourceCaractéristique de la source

Comparaison et interprétation des résultatsComparaison et interprétation des résultats

(3)

C

^EM²

Environnement atmosphérique Environnement atmosphérique Environnement atmosphérique

Flux radiatif Flux radiatif p, p, α α α α, e α α α α , e- - et ions et ions

lourds lourds

Interaction sur les atomes Interaction sur les atomes présents dans l’atmosphère présents dans l’atmosphère

C, H, N et O C, H, N et O

Flux Flux n, p, e

n, p, e -, - , µ µ µ µ µ µ µ µ et et π π π π π π π π

(4)

4

C

^EM²

Facteurs influençant le flux neutronique Facteurs influençant Facteurs influençant le flux neutronique

le flux neutronique A A

o o Altitude Altitude

0,7 1,4 2,1 2,8 3,8 4,8 6,1 7,6 9,6 12,3 17 30

10 - 5 10

- 4 10

- 3 10

- 2 10

- 1 1 10

1 neutrons

protons électrons

muons

pions chargés

latitude : 54°

Altitude (km) Altitude (km)

A V I O N I Q U E

Flux total (cmFlux total (cm--22 .s.s

--11 ))

(5)

C

^EM²

Facteurs influençant le flux neutronique Facteurs influençant Facteurs influençant le flux neutronique

le flux neutronique B B

o o Latitude Latitude

(6)

6

C

^EM²

Facteurs influençant le flux neutronique Facteurs influençant Facteurs influençant le flux neutronique

le flux neutronique C C

o o Activité Activité Solaire Solaire

Année Année

N br e N br e de p ar ti cu le s sp at ia le s de p ar ti cu le s sp at ia le s N br e N br e de ta ch es so la ir es de ta ch es so la ir es

(7)

C

^EM²

« Toxicité » des neutrons atmosphériques

« « Toxicité Toxicité » des neutrons » des neutrons atmosphériques

atmosphériques

~ 0.1

~ 0.1 mSv mSv / trajet / trajet

Risque d’Effets

Stochastiques

(8)

8

C

^EM²

Caractéristiques des accélérateurs étudiés

Caractéristiques des accélérateurs Caractéristiques des accélérateurs

étudiés étudiés

oo Accélérateur à but thérapeutique : cyclotron de Nice, Orsay et OrléansAccélérateur à but thérapeutique : cyclotron de Nice, Orsay et Orléans

Géométrie du faisceau

Géométrie du faisceau Optimisation Optimisation de la dose à la tumeur

de la dose à la tumeur Dosimétrie

Dosimétrie Prévention d’éventuels Prévention d’éventuels risques liés à une trop forte exposition risques liés à une trop forte exposition

oo Accélérateur à but de recherche : CERN, CEA.DAM, ESRF, etcAccélérateur à but de recherche : CERN, CEA.DAM, ESRF, etc……

Géométrie du faisceau

Géométrie du faisceau Optimisation Optimisation

des différents processus d’interactions souhaités des différents processus d’interactions souhaités

Dosimétrie

Dosimétrie Radioprotection des Radioprotection des chercheurs et des collectivités locales

chercheurs et des collectivités locales

(9)

C

^EM²

Phénoménologie de l’OSL Phénoménologie de l’OSL Phénoménologie de l’OSL

Stimulation Stimulation Particule indirectement ionisante

Particule indirectement ionisante

«« transformétransforméee »» en une ou plusieursen une ou plusieurs particules directement ionisantes particules directement ionisantes

n n

Si réaction sur le

¹⁰

B

(10)

10

C

^EM²

Intérêt du dopage en bore Intérêt du dopage en bore Intérêt du dopage en bore

Réaction souhaitée Réaction souhaitée

<E

_n_n

> ~ 10 > ~ 10

^-2^-²

eV eV

Interaction

Interaction dédéppôôt d’ét d’énergie de 2.3 MeVnergie de 2.3 MeV sur 12

sur 12 µµm µµµµµµm gain de 60 d

gain de 60 déécibelscibels

(11)

C

^EM²

Conditionnement des dosimètres Conditionnement des dosimètres Conditionnement des dosimètres

oo MM_proton_proton~~MM_neutron_neutron ooisotropieisotropie

Dépôt de dose par Dépôt de dose par proton de recul issu proton de recul issu de chocs élastiques de chocs élastiques

(12)

12

C

^EM²

Transposition de la dose dans le dosimètre à la dose dans les tissus

Transposition de la dose

Transposition de la dose dans dans le le dosimètre

dosimètre à la dose à la dose dans dans les les tissus tissus

·

3 :

: :

. . . . . . .

. .

tissu s tissu s

tissu s e n

S rS B

S rS B lia n t S rS B lia n t

x d N

d D E d E t S

m d E d t d S

ρ µ

+

ρ

+

   

 

=      

     

(13)

C

^EM²

Processus de lecture Processus de lecture Processus de lecture

Projecteur Projecteur

1000w 1000w

Filtre IR + Filtre IR +

Diaphragme Diaphragme porte dosimètre porte dosimètre

Filtre 0.4

Filtre 0.4 µµmm

CCDCCD Lentille Lentille convergente convergente

Acquisition Acquisition

++

Traitement des données Traitement des données

(soft en pascal) (soft en pascal)

++

Filtrage par convolution Filtrage par convolution

(14)

14

C

^EM²

Choix du dosimètre Choix du dosimètre Choix du dosimètre

SrS:Ce,SrS:Ce,SmSm,B,B quelques

quelques ppmppm 1.5%1.5%

+ Polyéthylène (ou

+ Polyéthylène (ou bolus)bolus)

30%30% 70%70%

Dosimètre Dosimètre

Protocole Protocole de fabrication de fabrication

oo Frittage du BFrittage du B₂₂OO₃₃

oo Mixage, tamisage et dilution du liantMixage, tamisage et dilution du liant oo Moule aux parois anti-Moule aux parois anti-adhérentes adhérentes

oo Chauffage sous pression du mélange Chauffage sous pression du mélange

(15)

C

^EM²

Comparaison des dosimètres Comparaison des dosimètres Comparaison des dosimètres

o o Étude TL Étude TL

Influence du recuit, de la nature Influence du recuit, de la nature et de la concentration du dopage et de la concentration du dopage

2 2

2 2 2 1 2

td.Dev.= = ( _n )

n

I I S I I I I

σ = − ⇒ σ − = N

∑

−

2

( 2) 2.

f( ) 0. où est l'écart type

x

x = f e⁻ ^σ σ

Après une irradiation de gradient nul Après une irradiation de gradient nul

Fit des histogrammes Fit des histogrammes Étude des variances Étude des variances

o o Tests d’homogénéité Tests d’homogénéité

Fonction Dispersion Ponctuelle Fonction Dispersion Ponctuelle

libre libre

du pixel du pixel

o o Tests de résolution Tests de résolution

(16)

16

C

^EM²

Étude du faisceau IRRAD Étude du faisceau IRRAD Étude du faisceau IRRAD-2 - - 2 2

Nature du faisceau : Nature du faisceau :

oo FluxFlux

oo QualitéQualité Neutrons propresNeutrons propres 1010⁹⁹n/s/cmn/s/cm²²

oo SpectreSpectre Continu cibléContinu ciblé sur 0.1

sur 0.1 MeV MeV oo DoseDose 5 Gy5 Gy

oo DSPDSP 85 cm85 cm oo Position Position

de la cible de la cible

Décalé de Décalé de l’axe protonique l’axe protonique

Mode de validation Mode de validation de bons dosimètres : de bons dosimètres :

oo Étalonnage aux γÉtalonnage aux γ de 1 de 1 MeVMeV oo Étude de la perte de signal Étude de la perte de signal

(fading) (fading)

oo Élaboration de coefficients qui Élaboration de coefficients qui rendent compte de la sensibilité rendent compte de la sensibilité

relative de nos matériaux relative de nos matériaux

Optimisation de la Optimisation de la dosimétrie des neutrons dosimétrie des neutrons

(17)

C

^EM²