• Langue : Français, Anglais
• Discipline : Milieux dilués et optique fondamentale
• Identifiant : 2024ULILR051
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 28/10/2024

Résumé en langue originale

La radiothérapie a connu plusieurs progrès ces dernières années concernant la taille et l'intensité des faisceaux de rayonnement X. Ceci a donné lieu à l'apparition de nouvelles techniques (radiothérapie conformationnelle par modulation de l'intensité, flash-thérapie, protonthérapie). Ces techniques exigent des mesures in vivo et en temps réel de la dose absorbée avec une grande précision spatiale et temporelle. Dans ce contexte qui est le cadre du projet ANR FIDELIO (Fiber-based In-vivo realtime Dosimetry for Pulsed Radiotherapy), nous proposons l'étude de dosimètres à fibre scintillante, basés sur la radioluminescence (RL) de verres de silice dopée. Ainsi, nous nous intéressons à la dynamique temporelle du signal de radioluminescence (RL) de verre de silice dopés avec des ions de terre rares et aux effets de la température de mesure sur ce signal. Des mesures dosimétriques déportées ont été réalisés à différentes températures en utilisant des barreaux et des fibres de silice dopés par des ions Ce3+, Gd3+ ou Ce/Gd, les barreaux ayant été soudés à une fibre de transport radio-durcie. Pour toutes les températures de mesure, le comportement de la RL est linéaire en fonction du débit de dose. De plus, la réponse RL augmente avec la température d'irradiation. Pour expliquer cette augmentation, un modèle théorique reproduisant la réponse RL à différents température a été élaboré dans le cas des verres dopés par des ions Ce3+, Gd3+ et co-dopée Ce3+/Gd3+. Ce modèle a permis de mettre en évidence les mécanismes et les dynamiques impliqués dans ces matériaux radio-sensibles. Cette approche, qui repose sur la confrontation des données théoriques et expérimentales, ouvre de vastes perspectives pour le développement de dosimètres à fibres optiques adaptés aux environnements présentant des fluctuations d'irradiation, ou de température. En combinant les mesures simultanées de plusieurs processus de luminescence (radioluminescence, thermoluminescence, voire luminescence optiquement stimulée), ces dosimètres offrent une indépendance vis-à-vis de la température et permet d'évaluer la dose cumulée en temps réel. Cette avancée constitue une étape significative dans le domaine de la dosimétrie par voie optique.

Résumé traduit

Radiotherapy has seen several advancements in recent years concerning the size and intensity of X-ray beams. This has led to the emergence of new techniques (intensity-modulated conformal radiotherapy, flash therapy, proton therapy). These techniques require in vivo and real-time measurements of the absorbed dose with high spatial and temporal precision. In this context, which is the framework of the ANR FIDELIO project (Fiber-based In-vivo realtime Dosimetry for Pulsed Radiotherapy), we propose the study of scintillating fiber dosimeters based on the radioluminescence (RL) of doped silica glasses. We are thus interested in the temporal dynamics of the radioluminescence (RL) signal of silica glass doped with rare earth ions and the effects of measurement temperature on this signal. Dosimetric measurements were carried out at different temperatures using rods and fibers of silica doped with Ce3+, Gd3+, or Ce/Gd ions, with the rods being welded to a radiation-hardened transport fiber. For all measurement temperatures, the behavior of the RL is linear with respect to the dose rate. Furthermore, the RL response increases with the irradiation temperature. To explain this increase, a theoretical model reproducing the RL response at different temperatures has been developed for glasses doped with Ce3+, Gd3+, and co-doped Ce3+/Gd3+ ions. This model has highlighted the mechanisms and dynamics involved in these radiation-sensitive materials. This approach, based on the confrontation of theoretical and experimental data, opens up broad perspectives for the development of optical fiber dosimeters suitable for environments with radiation or temperature fluctuations. By combining simultaneous measurements of multiple luminescence processes (radioluminescence, thermoluminescence, and even optically stimulated luminescence), these dosimeters offer temperature independence and allow real-time assessment of the cumulative dose. This advancement represents a significant step forward in the field of optical dosimetry.