Theorie de la thermoluminescence

L’utilisation des rayonnements a permis à l’homme de faire des progrès considérables notamment dans les secteurs médical, industriel, agricole et de recherche. Cependant, l’utilisation des sources radioactives ou des générateurs émettant des rayonnements ionisants exige beaucoup de précaution et de savoir-faire pour éviter les dangers qu’elle représente. Puisque le corps humain ne peut pas sentir l’existence des rayonnements ionisants, des dosimètres sont nécessaires pour les détecter. Alors, toutes les personnes qui travaillent sous rayonnement ionisant doivent porter des dosimètres individuels afin qu’on puisse surveiller les doses de rayonnement qu’elles reçoivent. Ces dosimètres seront lus périodiquement dans un laboratoire de dosimétrie.

Pour avoir une bonne évaluation de doses accumulées par un dosimètre individuel et pour se conformer à la valeur conventionnellement vraie, le système dosimétrique ( le dosimètre et le lecteur associé ) doit être étalonné dans un Laboratoire Secondaire d’Etalonnage pour la Dosimétrie (L.S.E.D), comme celui de Madagascar-I.N.S.T.N, qui étalonne à son tour son étalon dans un Laboratoire Primaire d’Etalonnage pour la Dosimétrie (L.P.E.D) . Les L.S.E.D ont été créés par l’Agence Internationale de l’Energie Atomique (A.I.E.A) et l’Organisation Mondiale de la Santé (O.M.S) pour renforcer les vingtaines de L.P.E.D existant dans le monde.

Le changement des valeurs des paramètres de lecture entraîne généralement une variation de la réponse d’un dosimètre. Ainsi, ce travail a pour but de trouver les conditions optimales des paramètres de mesure de dose individuelle avec le TLD-100 utilisant le lecteur HARSHAW TLD-6600 et qui seront prises comme références. Il se divise en trois grandes parties : la partie théorique, l’instrumentation et la partie expérimentale.

THEORIE DE LA THERMOLUMINESCENCE

Les négatons à l’état fondamental se trouvent dans la bande de valence. La bande de conduction représente les négatons qui sont à l’état excité et qui sont libres de circuler dans le réseau. Lorsqu’un cristal est électriquement isolé, la bande de conduction est vide et tous les négatons se trouvent dans la bande de valence. En absence de toute influence extérieure, il est très improbable pour un négaton de traverser la bande interdite.

Phénomène de thermoluminescence 

Définition

Lorsqu’un matériau est exposé aux rayonnements, des négatons de la bande de valence sont transférés vers la bande de conduction et peuvent être piégés dansdes pièges à négaton. La production de négatons libres s’accompagne de production de positons libres qui peuvent être aussi piégés dans les pièges à positon. Sans stimulation énergétique extérieure, les négatons et les positons y resteront. Un apport d’énergie sous forme de chaleur augmente la probabilité d’évasion des négatons et des positons piégés et leur retour à la bande de valence où les deux particules de signe contraire se recombinent et restituent les énergies emmagasinées sous forme de lumière. D’où la définition de la thermoluminescence:

La thermoluminescence (TL) est le phénomène d’émission de photons visibles venant de la recombinaison des négatons aux positons que l’on appelle aussi annihilation lorsqu’un matériau est chauffé.

DOSIMETRIE INDIVIDUELLE

La dosimétrie traite la mesure de la dose ou du débit de dose absorbée résultant de l’interaction des rayonnements ionisants avec la matière en particulier avec le corps humain.

Objectif de la dosimétrie individuelle

La dosimétrie individuelle a pour objectifs :
– d’estimer la dose reçue par une personne lorsqu’elle est exposée à des rayonnements ionisants ;
– d’assurer qu’une personne n’a pas été irradiée ou la quantité d’énergie de rayonnements reçue par le corps de cette personne ne dépasse pas les limites de dose;
– de prévenir des effets pathologiques des rayonnements ;
– de superviser les conditions et modalité de travail : au cas où une faible dose est enregistrée par le dosimètre d’une personne qui n’était pas exposée, cela peut signaler un défaut dans les protections ou les consignes de sécurité ;
– d’avertir un danger indétectable par les cinq sens humain en cas d’incident ou d’accident.

Dosimètre individuel

Le dosimètre individuel est un détecteur placé sur un corps humain. Il est irradié à la fois par les rayonnements qui sont diffusés par le corps du porteur et par les rayonnements qui viennent de l’extérieur. Etant équivalent aux tissus humains, il est destiné à mesurer la dose maximale absorbée sur une certaine épaisseur par le corps humain. Toutefois, il ne mesure qu’un échantillon de l’irradiation à la surface du corps.

Limites de dose internationales

La population est distribuée en deux catégories selon leur degré d’exposition :
– Toute personne travaillant sous rayonnement ionisant : Travailleurs exposés aux rayonnements ionisants. La dosimétrie est obligatoire et les dosimètres doivent être lus tous les mois [3].
– Public : Personnes non exposées. Des dosimètres d’ambiance sont disposés au voisinage des installations utilisant des sources de rayonnements ionisants.

Table des matières

INTRODUCTION
1. GRANDEURS ET UNITES RADIOLOGIQUES
1.1. Grandeurs physiques
1.2. Grandeurs de protection
1.3. Grandeur opérationnelle pour la surveillance individuelle
2. THEORIE DE LA THERMOLUMINESCENCE
2.1. Structure d’un cristal
2.2. Phénomène de thermoluminescence
2.3. Cycle de chauffage
2.4. Caractéristiques des matériaux
2.5. Lecteurs de dosimètres thermoluminescents
3. ETALONNAGE
3.1. Objectif de l’étalonnage
3.2. Facteur d’étalonnage
3.3. Chaîne d’étalonnage
4. DOSIMETRIE INDIVIDUELLE
4.1. Objectif de la dosimétrie individuelle
4.2. Limites de dose internationales
INSTRUMENTATION
5. MATERIELS UTILISES
5.1. Irradiateurs
5.2. Etalon secondaire
5.3. Système de lecture
5.4. Fantôme
PARTIE EXPERIMENTALE
6. VERIFICATION DE LA STABILITE DU SYSTEME ETALON SECONDAIRE
6.1. Montage expérimental
6.2. Mode opératoire
6.3. Résultats
7. DETERMINATION DU COEFFICIENT DE CONVERSION DU KERMA DANS L’AIR EN DOSE EQUIVALENTE INDIVIDUELLE
7.1. Source Co-60
7.2. Source Cs-137
7.3. Interprétation des résultats
8. EFFETS DES PARAMETRES DE MESURE SUR LA LECTURE DES TLD-100
8.1. Effet de la vitesse de chauffe sur la lecture de TLD-100
8.2. Effet du temps de préchauffage sur la lecture des TLD-100
8.3. Influence du temps de recuit sur la réponse d’un TLD-100
9. ETALONNAGE DU LECTEUR HARSHAW TLD-6600
9.1. But de la manipulation
9.2. Mode opératoire
9.3. Résultats
10. SEUIL DE DETECTION
10.1. But de la manipulation
10.2. Mode opératoire
10.3. Résultats
10.4. Interprétation des résultats
CONCLUSION
ANNEXE

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