Titre original :

Fibres optiques dédiées à la détection de rayonnements ionisants : vers une dosimétrie aux extrêmes

Titre traduit :

Optical fibers dedicated to the detection of ionizing radiation : towards extreme dosimetry

Mots-clés en français :
  • Radioluminescence

  • Luminescence stimulée optiquement
  • Dosimétrie
  • Détecteurs à fibres optiques
  • Verre de silice
  • Sol-gel, Procédé
  • Langue : Français
  • Discipline : Optique et Lasers, Physico-Chimie, Atmosphère
  • Identifiant : 2020LIL1R030
  • Type de thèse : Doctorat
  • Date de soutenance : 16-10-2020

Résumé en langue originale

Depuis quelques dizaines d’années, la surveillance des rayonnements ionisants est particulièrement importante dans des endroits difficiles d’accès, voire dangereux, surtout en environnement sévère. La fibre optique constitue une solution de choix lorsqu’une mesure à distance est obligatoire. De plus, les fibres optiques assurent la séparation spatiale de la sonde, sensible aux rayonnements, et du système de traitement électronique, ce qui permet des mesures à distance dans des géométries complexes. Lors de ce travail, des verres à base de silice élaborée par voie sol-gel et codopée par des ions actifs Ce/Tb ou Ce/Cu ont été soudés à une ou deux fibres de transport pour réaliser des mesures de débits de dose et de dose à distance. De plus, la présence au sein de la matrice de deux types de centres luminescents émettant à des longueurs d’ondes différentes permet d’étendre la gamme spectrale de luminescence. Ces échantillons ont été caractérisés, avant et après irradiations 1MGy, par plusieurs techniques spectroscopiques. Dans le cas des verres dopés Cu ou Tb seul, des défauts (NBOHC, HC1...) ont été créés après irradiation. Grace à la présence des ions cérium dans la silice codopé Ce/Cu ou Ce/Tb qui a joué un rôle très important où il a protégé la matrice et atténue la création de certains défauts sous irradiation. Des mesures dosimétriques réalisées sous rayons X ont permis d’évaluer la linéarité du signal RL et OSL pour les verres de silice codopés Ce/Tb et Ce/Cu. Concernant les verres codopés Ce/Cu, le signal de RL présente une réponse linéaire dans la gamme 0,0011 - 34 Gy/s à Saint-Etienne et entre 13,3 µGy/s et 7,3 Gy(SiO2)/s à Nice et la linéarité d’OSL a été démontrée jusqu’à 50 Gy à Saint-Etienne et 33 Gy à Nice. Les verres codopés Ce/Tb ont montré une sensibilité en RL dans la gamme de débits de dose comprise entre 13,3 µGy/s et 7,3 Gy/s avec une excellente reproductibilité des mesures. Il a été démontré que ce matériau a une réponse OSL qui reste proportionnelle à la dose jusqu’à 66 Gy(SiO2). Grâce à ces résultats, on en déduit que ces échantillons codopés constituent une solution pour les mesures dosimétries à distance en environnement sévère.

Résumé traduit

For several decades now, monitoring ionizing radiation has been particularly important in places that are difficult to access or even dangerous, especially in harsh environments. Optical fiber is the solution of choice when remote measurement is mandatory. In addition, the optical fibers ensure the spatial separation of the probe, sensitive to radiation, and the electronic processing system, which allows remote measurements in complex geometries. During this work, silica-based glasses developed by the sol-gel route and codoped with active Ce / Tb or Ce / Cu ions were welded to one or two transport fibers to make measurements of dose rates and remote dose. In addition, the presence within the matrix of two types of luminescent centers emitting at different wavelengths makes it possible to extend the spectral range of luminescence. These samples were characterized, before and after 1MGy irradiation, by several spectroscopic techniques. In the case of Cu or Tb doped glasses alone, defects (NBOHC, HC1 ...) have been created after irradiation. Thanks to the presence of the cerium ions in the codoped silica Ce / Cu or Ce / Tb which played a very important role where it protected the matrix and attenuates the creation of certain defects under irradiation. Dosimetric measurements carried out under X-rays made it possible to evaluate the linearity of the RL and OSL signal for the codoped silica glasses Ce / Tb and Ce / Cu. For Ce / Cu codoped glasses, the RL signal has a linear response in the range 0.0011 - 34 Gy / s in Saint-Etienne and between 13.3 µGy / s and 7.3 Gy (SiO2) at Nice and the linearity of OSL has been demonstrated up to 50 Gy in Saint-Etienne and 33 Gy in Nice. Co-coded Ce / Tb glasses showed sensitivity in RL in the dose rate range of between 13.3 µGy / s and 7.3 Gy / s with excellent reproducibility of the measurements. This material has been shown to have an OSL response which remains dose proportional up to 66 Gy (SiO2). Thanks to these results, we deduce that these codoped samples constitute a solution for remote dosimetry measurements in severe environment.

  • Directeur(s) de thèse : Capoen, Bruno - El Hamzaoui, Hicham
  • Laboratoire : Laboratoire de physique des Lasers, atomes et molécules (Villeneuve d'Ascq)
  • École doctorale : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)

AUTEUR

  • Bahout, Jessica
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