Dosimétrie par “Luminescence stimulée optiquement”
Eléments de détection d’un dosimètre OSL
Ce dosimètre de type InLight comprend quatre éléments détecteurs d’oxydes d’aluminium dopés au carbone de 5 mm de diamètre insérés dans une plaque munie de quatre trous. Cette plaque vient s’emboîter dans un porte-écrans équipé au recto et au verso de quatre filtres – fenêtre ouverte, cuivre, aluminium et plastique – positionnés devant chacune des pastilles. Grâce aux 4 pastilles détectrices, les détecteurs sont capables de mesurer et différencier les rayonnements X, gamma et bêta quelque soit l’orientation du dosimètre.
© LCIE Landauer
L’élément actif d’un détecteur OSL est une mince pastille découpée dans un ruban constitué d’une poudre d’oxyde d’aluminium dopé au carbone. Cette poudre provient d’un cristal obtenu en mélangeant à haute température de l’oxyde d’aluminium pur et du carbone. Cette poudre est ensuite enduite grâce à un liant entre deux bandes de film polyester, l’ensemble formant ainsi un ruban.
Le dopage signifie que des atomes de carbone ont pris la place d’atomes d’aluminium dans la structure cristalline. Ces atomes ont la capacité de piéger des électrons du cristal.
Exposition du dosimètre
Lors d’une interaction avec un rayonnement ionisant, des électrons de la structure cristalline d’un détecteur OSL sont piégés par des atomes de carbone qui ont été introduits comme impuretés. Ces électrons piégés possèdent une énergie supérieure à celle des électrons non piégés. Au fur et à meure de l’irradiation, le nombre d’électrons piégés augmente. Une énergie latente est ainsi emmagasinée dans le détecteur. Ce nombre d’électrons piégés et l’énergie emmagasinée sont en proportion de la dose reçue.
© LCIE Landauer
Mais pour que ces électrons puissent être piégés il faut un appoint d’énergie. Cet appoint est apporté par les rayonnements ionisants qui traversent le cristal et dont l’effet est d’augmenter le nombre d’électrons piégés. Ce nombre et l’énergie ainsi emmagasinée sont en proportion de la dose reçue.
La mesure de la dose consiste à mesurer l’énergie emmagasinée. La lecture s ‘effectue en envoyant sur la poudre cristalline, qui est transparente, un bref flash de lumière. Du fait de l’excitation lumineuse, des électrons piégés par les atomes de carbone se libèrent et restituent l’énergie qu’ils emmagasinaient sous la forme d’une impulsion de lumière, une luminescence. C’est cette impulsion de lumière, dont l’intensité est proportionnelle au nombre d’électrons piégés donc à la dose, que l’on mesure.
Lecture d’un dosimètre OSL
Pour mesurer la dose, il faut mesurer l’énergie emmagasinée lors de l’irradiation. Pour ce faire, on illumine brièvement le cristal par une diode électroluminescente (LED). Ce flash lumineux (dont on contrôle l’intensité et la durée) libère une fraction des électrons piégés par les impuretés de carbone. Ces électrons évacuent leur supplément d’énergie sous forme de lumière. Cette émission de lumière, proportionnelle au nombre d’électrons piégés, donc à la dose, est mesurée par un photomultiplicateur.
© LCIE Landauer
La luminescence est déclenchée par un flash lumineux – laser, diode électroluminescente – alors qu’elle est provoquée par chauffage dans le cas de la thermoluminescence. L’intensité et durée de la source de stimulation sont facilement contrôlables. De ce fait, seulement une petite proportion (0,5%) des charges retenues dans le matériau sensible est libérée. Une très grande partie de l’information est conservée dans le capteur. Contrairement au TLD où les pièges sont entièrement vidés, la stimulation optique autorise la relecture du dosimètre.
Utilisation et applications
Les dosimètres OSL font partie des techniques de dosimétrie passive reconnues par la réglementation française avec les dosimètres radiophotoluminescents (RPL), thermoluminescents (TLD) et le film photographique. Cette technologie, apparue dans les années 1990, est maintenant très répandue avec chaque mois plus de 1 300 000 personnes qui portent ces dosimètres dans le monde.
Les dosimètres OSL présentent des qualités qui expliquent qu’ils soient très utilisés : une lecture non destructive ; une large plage de mesure de 0,01 millisievert (mSv) à 10 sieverts (Sv) ; une meilleure sensibilité à toutes les énergies que le film photographique et le TLD (40 à 60 fois plus élevée que le fluorure de lithium) ; une insensibilité à la chaleur et à l’humidité, ainsi qu’aux rayonnements neutroniques.
Enfin si l’on dispose de moyens de lecture sur place, ces dosimètres se prêtent au contrôle de l’environnement dans l’industrie, au laboratoire ou à l’hôpital car ils peuvent être relus autant de fois que nécessaire. Par exemple, ils permettent de contrôler des doses de rayonnements délivrées lors d’actes médicaux (radiothérapies, scanners).
Voir aussi
Landauer : Dosimétrie corps entier
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