Etude de verres pour la dosimétrie fibrée de rayonnements ionisants
(Study of glasses for fibered dosimetry of ionizing radiations)

URL d'accès : http://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupver...

Auteur(s):  Alhelou, Nissrine
Date de soutenance : 30/10/2018
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Français
Directeur(s) de thèse :  Capoen, Bruno ; El Hamzaoui, Hicham
Laboratoire : Laboratoire de physique des lasers, atomes et molécules (PhLAM)
Ecole doctorale : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq)

Classification : Génie chimique, technologies alimentaires
Discipline : Optiques et Lasers, Physico-Chimie, Atmosphère
Mots-clés : Radioluminescence
Dosimétrie
Rayonnements ionisants -- Mesure
Verre de silice
Sol-gel, Procédé
Cérium
Cuivre
Luminescence stimulée optiquement
Détécteurs à fibres optiques

Résumé : De nos jours, les dosimètres existants sont insuffisants pour la surveillance et le contrôle des rayonnements ionisants dans toutes les configurations et surtout en environnement sévère. En dosimétrie optique, les systèmes fibrés permettent de répondre en temps réel à des débits de dose relativement faibles, de réaliser des mesures dans des endroits difficiles d’accès, avec une résolution spatiale intéressante. Ce travail a consisté en l’étude de verres de silice élaborés par voie sol-gel et dopés par du cuivre ou du cérium ionique, en vue de les utiliser dans un dispositif dosimétrique. Ces verres ont été caractérisés par différentes techniques spectroscopiques avant et après irradiations. Dans le cas des verres dopés Cu, après irradiation X ou γ (1 MGy), les défauts HC1, HC2 et E’ ont été identifiés. Quant aux verres dopés Ce, ils sont plus résistants et restent incolores, même après une dose de 8,8 MGy sous X. Des mesures de la réponse optique des échantillons sous rayons X ont été réalisées grâce à un dispositif fibré. Concernant les verres dopés Cu, la sensibilité en radioluminescence (RL) couvre la gamme de débits de doses allant de 0,25 à au moins 800 mGy/s et la linéarité de la luminescence optiquement stimulée (OSL) a été démontrée entre 40 mGy et 200 Gy. Les verres dopés Ce sont plus performants en termes de linéarité. En effet, les signaux de RL et d’OSL sont linéaires jusqu’à 1,2 Gy/s et 500 Gy respectivement pour ce dopant. Un fading de l’OSL à court-terme a été mis en évidence avant stabilisation du signal. Les résultats obtenus montrent que ces verres dopés présentent un grand intérêt pour la dosimétrie fibrée de radiations ionisantes.


Résumé (anglais) : Nowadays, existing dosimeters are insufficient for monitoring and control of ionizing radiation in all configurations and especially in severe environments. In optical dosimetry, fiber systems allow to provide a real-time response to relatively low dose rates, making possible some measurements in hard-to-reach places with interesting spatial resolution. This work consisted in the study of sol-gel silica glasses doped with ionic copper or cerium, with the aim of using them in a dosimetry device. These glasses have been characterized by different spectroscopic techniques before and after irradiations. In the case of Cu-doped glasses, after X or γ irradiation (1 MGy), the defects HC1, HC2 and E' have been identified. As for Ce-doped glasses, they are more resistant and remain colorless, even after a dose of 8.8 MGy under X. Measurements of the optical response from the samples under X-rays were carried out using a fibered device. For Cu-doped glasses, radioluminescence (RL) sensitivity covers dose rates ranging from 0.25 to at least 800 mGy/s and the linearity of optically stimulated luminescence (OSL) has been demonstrated in the range 40 mGy-200 Gy. Ce-doped glasses are more efficient in terms of linearity. Indeed, for this dopant, RL and OSL signals are linear up to 1.2 Gy/s and 500 Gy, respectively. Short-term OSL fading was observed before stabilization of the signal. The obtained results show that these doped glasses are of great interest for fibered dosimetry of ionizing radiations.


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