EP2641106A1 - Systeme de surveillance de dosimetrie d'ambiance, dosimetre et procede de dosimetrie d'ambiance - Google Patents

Systeme de surveillance de dosimetrie d'ambiance, dosimetre et procede de dosimetrie d'ambiance

Info

Publication number
EP2641106A1
EP2641106A1 EP11799327.9A EP11799327A EP2641106A1 EP 2641106 A1 EP2641106 A1 EP 2641106A1 EP 11799327 A EP11799327 A EP 11799327A EP 2641106 A1 EP2641106 A1 EP 2641106A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dosimeter
control unit
radiation
dosimetry
ambient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11799327.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Patrick Pailler
Christian Chatellier
Yoann Hilairet
Grégory JEAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WYTEK
Original Assignee
WYTEK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WYTEK filed Critical WYTEK
Publication of EP2641106A1 publication Critical patent/EP2641106A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/02—Dosimeters
    • G01T1/026—Semiconductor dose-rate meters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments

Definitions

  • the invention relates to a room dosimetry monitoring system, a dosimeter for measuring ambient radioactivity and a room dosimetry method.
  • a dosimeter is a device that measures radiation. Dosimeters are used to monitor a radioactive environment in a room or monitor the amount of radiation a dosimeter user is exposed to.
  • the present invention relates to the measurement of ambient radioactivity.
  • a dosimeter measures the equivalent of ambient dose (or flow), and / or of the directional dose equivalent (or flow) due to external exposure to beta, X and gamma radiation, for energies less than 10 MeV, for the purpose of radiation protection.
  • H * An ambient dose equivalent, denoted H * (10), is a dose equivalent at a point in a radiation field that would be produced by the corresponding unidirectional and expanded field, in the sphere ICUR ("ICRU sphere" in English), at a depth of 10 mm, on the radius that faces the direction of the unidirectional field.
  • badges are distributed in the premises, or on the devices, whose radioactivity must be monitored. At the end of a period of defined time, depending on the legislation in force, the passive badges are recorded and their precise location referenced to ensure the traceability of the information. Once the badges are collected (and replaced by new passive badges), they are sent to the laboratory for analysis. This can take several days so that the knowledge of a radioactivity incident is necessarily offset in time with respect to the occurrence of the incident itself. This is how the wrong setting of radiotherapy instruments was detected several days later. If this time had been shortened, it would have prevented the contamination of many patients.
  • the passive badges currently in use require significant stewardship for their positioning, their collection, the referencing of their position, their sending to the analysis laboratories, the collection of the results and the writing of the reports.
  • the time spent managing the ambient dosimetry measurement may represent the equivalent of several full working hours for the larger hospitals.
  • dosimeter Another type of dosimeter exists. It is a so-called active dosimeter, constituted by an electronic device comprising a power supply connected to a measurement system sensitive to radiation to be detected. As soon as the detector receives radiation, it calculates the received dose and sends the result to a display screen.
  • This structure of the dosimeter is mandatory according to certain standards, such as for example the standard NF EN 61526 concerning direct reading dosimeters used in operational dosimetry, ie dedicated to the protection of people and it must be worn by the user.
  • This type of dosimeter is therefore not substitutable for passive badges currently used in ambient dosimetry because they represent a very high cost, and the data recovery infrastructure designed for operational dosimetry is not adapted to dosimetry. atmosphere.
  • the collection of data is just as costly and exacting as for ambient dosimeters since it would be necessary to regularly record in situ the doses calculated and displayed by each dosimeter.
  • the present invention therefore aims to provide a room dosimetry monitoring system to know in a centralized and almost immediate dose detected by all the dosimeters deployed at the scale of a room or a building.
  • This system that uses wireless communications is easy to deploy in pre-existing premises without having to do extensive installation work, performing well because part of the maintenance can be done remotely, and economic because requiring no installation stewardship / uninstallation and requiring only limited mandatory annual maintenance and avoiding the generation of waste.
  • the invention proposes a room dosimetry monitoring system comprising dosimeters that are very energy efficient and can communicate remotely with a central unit which itself performs dose calculations received by the dosimeters from raw data transmitted by the dosimeters.
  • the subject of the invention is a room dosimetry monitoring system, comprising:
  • a plurality of dosimeters devoid of a display screen each comprising a radiation-sensitive photodiode to be detected, a discriminator transforming a pulse representative of the detection of radiation into a pulse that can be counted by a control unit, at least one charge amplifier arranged between the radiation sensitive photodiode to be detected and the discriminator, the control unit itself being connected to a wireless transceiver for transmission of data representative of the radiation detected by each dosimeter;
  • At least one relay terminal comprising a wireless transceiver capable of communicating with at least some of the dosimeter transceivers and with at least one central unit for monitoring the ambient dosimetry.
  • the plurality of dosimeters may also be devoid of a radioactive dose calculator, in which the control unit is able to transmit, via the wireless transceiver, raw data representative of the radiation detected by each dosimeter, and CPU is able to calculate the radiation dose captured by each dosimeter from the raw data;
  • each dosimeter can operate asymmetrically so that each dosimeter has less raw data transmission time than information reception time from said at least one central unit via said at least one relay terminal;
  • the system may furthermore comprise a memory for storing the doses calculated by the central unit; and or
  • the system may further comprise an alarm that can be activated by the central unit in the event that a calculated dose exceeds a predefined threshold.
  • the invention also relates to a dosimeter for the implementation of the ambient dosimetry monitoring system according to the invention, comprising at least one radiation sensitive photodiode to be detected, characterized in that the or each photodiode is connected to a control unit via a discriminator transforming a pulse representative of the detection of radiation into a pulse that can be counted by the control unit, at least one charge amplifier arranged between the radiation sensitive photodiode detecting and the discriminator, the control unit itself being connected to a transceiver for transmitting the data detected by the diode, the dosimeter being devoid of a display screen.
  • the dosimeter may preferably be devoid of a calculator of the detected radioactive dose, the control unit being able to transmit, via the transceiver, raw data generated by the discriminator;
  • the control unit may comprise a clock for controlling the transceiver asymmetrically so that it has a transmission time shorter than a reception time;
  • the control unit can be connected to a calibration filter able to transform binary pulses, emitted by the control unit and whose duration is configurable, into pulses identical to what the photodiode produces when it is subjected to radiation to adjust the discriminator;
  • the control unit can be connected to a potentiometer controllable by the control unit to electrically adjust a detection threshold of the discriminator of a radiation;
  • the control unit can be connected to a diode whose ignition is controlled by the control unit and which is arranged to illuminate the radiation sensitive photodiode to be detected to verify the proper operation of the dosimeter.
  • the invention also relates to an ambient dosimetry method using a room dosimetry monitoring system according to the invention and comprising the following steps:
  • Step b) may consist of converting electrical signals generated by the photodiode of each dosimeter into a raw data signal, the method further comprising a step d) of computing with the central unit of the radiation dose sensed by each photodiode from the transmitted raw data signal;
  • the method may furthermore comprise a step of calculating the dose of radiation sensed by each photodiode per unit of time, the dose rate, to determine the trend of temporal evolution of the sensed dose;
  • the method may further comprise a step of activating an alarm when the dose rate exceeds a predetermined threshold; the transceiver of each dosimeter can be controlled asymmetrically so that it has a transmission time shorter than a reception time;
  • the raw data signal of step b) may be a binary signal, and in which step c) may consist of sending all the binary signal, the raw data signal of step b) may be a binary signal , and wherein step c) may consist of sending only a part of the binary signal, this part corresponding to an effective detection of a radiation, the non-transmitted part corresponding to the absence of detection.
  • the method may further comprise a step of testing the operation of one or more dosimeters, this step comprising the following sub-steps:
  • control via the control unit, a lighting of predefined duration of a diode arranged to illuminate the photodiode sensitive to radiation to be detected;
  • the method may further comprise a step of generating an alarm signal when the calculated dose exceeds a tolerance threshold predetermined, or when a communication failure between a dosimeter and the central unit is detected, or when a malfunction of a dosimeter is detected;
  • the method may further comprise a calibration step comprising the following sub-steps:
  • the control unit generating, with the control unit, at least three sets of a fixed number of binary pulses of fixed amplitude, the pulses of the first series having a duration of 10 ⁇ s, the pulses of the second series having a duration of 20 ⁇ s; ps, the pulses of the first series having a duration of 30 ps, the other series having a pulse duration incremented by 10 ps between each series, these binary pulses being transmitted to a calibration filter;
  • the method may further comprise a step of adjusting the detection sensitivity of one or more dosimeters, comprising the following sub-steps:
  • a controllable potentiometer to set the detection threshold of the discriminator until the sensitivity of the dosimeter (s) is between 0.6 and 1, 4.
  • FIG. 1 a schematic representation of a room dosimetry monitoring system according to the invention
  • FIG. 2 a schematic representation of a room dosimetry monitoring system according to the invention provided with a dosimeter according to the invention
  • FIG. 3 a schematic representation of a second embodiment of a dosimeter according to the invention.
  • FIG. 4 a curve representing the sensitivity of a dosimeter according to the invention at different energies relative to cesium 137.
  • FIGS. 1 and 2 A room dosimetry monitoring system according to the invention is illustrated schematically in FIGS. 1 and 2.
  • the solid lines between the various elements of the system represent wired communications and the dashed lines represent wireless links.
  • This system comprises a plurality of dosimeters 100 each comprising at least one radiation-sensitive photodiode 101 to be detected, at least one discriminator 102 transforming a pulse representative of the detection of radiation by the or each photodiode 101 into a pulse that can be counted by a control unit 103, at least one charge amplifier 1 1 1 arranged between the radiation sensitive photodiode to be detected and the discriminator, the control unit being itself connected to a wireless transceiver 104 for the transmission of raw data representative of the radiation detected by each dosimeter.
  • the charge amplifier 1 1 1 amplifies the signal provided by the photodiode 101 when it is traversed by a photon. This amplifier must be chosen to minimize the power consumption.
  • the dosimeters are devoid of a display screen, which saves energy.
  • the dosimeters according to the invention are also devoid of dose calculator radioactive and transmit at least a portion of the raw data, preferably binary data.
  • the dosimeters according to the invention are devoid of audible or visual alarm.
  • the control unit 103 may be any type of programmable logic circuit such as a microcontroller, a FPGA ("field-programmable trick array"), a SOC ("System on chip” in English) which is of interest. to integrate both a microcontroller 103 and a radio transceiver 104, etc.
  • the system according to the invention also comprises at least one relay terminal 200 comprising a wireless transceiver 201 able to communicate with at least some of the transceivers 101 of the dosimeters 100 and with at least one central unit 300 followed by the dosimetry atmosphere.
  • the central unit 300 is able to receive the dose of radiation calculated by each dosimeter, but alternatively and preferentially, the central unit 300 is able to calculate the dose of radiation captured by each dosimeter from the raw data transmitted by each dosimeter 100. In this preferred embodiment, the dosimeters do not calculate the received dose themselves, which saves electrical energy.
  • the monitoring of the ambient dosimetry according to the invention comprises the following steps:
  • the central unit 300 is advantageously connected to a memory 400 which can store the calculated doses received by each dosimeter, but also the raw data, the time of transmission of the data, the evolution of the calculated dose received per unit time for determine the trend of temporal evolution of the dose collected, etc.
  • This memory may comprise at least one hard disk, flash memory, a USB key, a CD-ROM or a Blue Ray, a magnetic cassette, or any other data storage device.
  • Each dosimeter can also store its own raw data in a clean memory, such as a flash memory for example.
  • a clean memory such as a flash memory for example.
  • relay terminals 200 can communicate with the relay terminals 200, such as 500 laptops, digital personal digital assistants (PDAs), mobile phones, etc.
  • PDAs digital personal digital assistants
  • mobile phones etc.
  • the ambient dosimetry monitoring system comprises an alarm that can be activated by the central unit in the case where a calculated dose exceeds a predefined threshold.
  • the monitoring of the ambient dosimetry according to the invention may further comprise a step of calculating the dose of radiation picked up by each photodiode per unit of time in order to determine the trend of temporal evolution of the dose received (flow rate of dose).
  • the monitoring of the ambient dosimetry according to the invention may furthermore comprise a step of activating an alarm if the trend of temporal evolution of the sensed dose exceeds a predetermined threshold.
  • the ambient dosimetry monitoring system according to the invention can be very easily deployed in different rooms and / or in different buildings, as can be found in some hospitals.
  • relay terminals 200 With current technologies, it is very easy to install relay terminals 200 with sufficient range to communicate with several communicating dosimeters according to the invention. Those skilled in the art will perfectly optimize the placement of the relay terminals depending on the configuration of the building or buildings to be equipped to monitor the ambient dosimetry.
  • dosimeters 100 it is sufficient to place them in the rooms to be monitored or on the devices to be monitored, as for the passive badges of ambient dosimetry known from the state of the art. Unlike the latter, the dosimeters according to the invention do not require periodic installation / uninstallation (daily, weekly or monthly). In addition, their power consumption is very low so that one can achieve autonomy of several months, or even at least a year.
  • the ambient dosimetry monitoring system according to the invention allows an optimization of the power consumption of the dosimeters according to the invention.
  • the transceiver of each dosimeter also operates asymmetrically so that each dosimeter has less time for transmitting the raw data than time for receiving information from said at least one central unit via said at least one relay terminal.
  • each dosimeter 100 includes a clock for controlling the transceiver asymmetrically so that it has a shorter transmit time than a receive time. This technical feature also saves the energy resource of each dosimeter.
  • the teledosimeter can be set to transmit
  • the onboard energy must have a capacity of the order of 2200 mAh.
  • the dosimeters 100 transmit only binary data by transforming, by their discriminator 102, the pulses emitted by their photodiode 101 into pulses that can be counted by their control unit 103.
  • the dosimeters do not expend electrical energy to calculate the received radiation dose and transmit this multi-bit coded value. They transmit only 1 (corresponding to a pulse emitted by the photodiode) and 0 (corresponding to the absence of pulse emitted by the photodiode), which constitutes both a saving of energy of the calculation and the transmission in terms of quantity and speed, the 1s and 0s being values very easy to transmit without multi-bit coding, contrary to what should be done if the dosimeter were to send the value of the dose and its unity. It is only the central unit that calculates the dose received from the data emitted by each dosimeter. In addition, the dosimeters according to the invention are devoid of a display screen.
  • step c all the binary signal can be sent.
  • each dosimeter transmits no data if it detects no radiation, as long as there are indications that the dosimeter is working properly and that it is well on the network.
  • the central unit can interrogate at regular intervals and test it as will be described later.
  • each dosimeter may transmit to the central unit 300, at regular intervals relatively spaced, a signal called "active waiting” or “polling” in English, according to which the dosimeter is still active and present on the network. Without receiving this signal (network or dosimeter power supply problem), the CPU 300 may be configured to activate an alarm in the event of a dosimeter failure, radio failure or power failure.
  • the dosimeters according to the invention can thus have an autonomy of several months, or even at least a year.
  • This ambient dosimetry monitoring system is therefore both easy to deploy, energy efficient and allows a "real time" monitoring of the ambient dosimetry by the central unit 300.
  • an alarm can be issued by the central unit, but also be transmitted to other devices capable of communicating with the relay terminals, such as PDAs from doctors, nurses or technicians competent in radio protection.
  • the type of wireless communication is advantageously chosen to reach sufficiently large to limit the number of relay terminals 200 and to communicate through the structure of buildings.
  • a radio communication such as WiFi 802.1 1n or preferably Zig Bee 802.15.4
  • the latter can, for their part, be equipped with several types of communication means, so as to be able to communicate with, of course, the central unit 300 and the dosimeters 100, but also other types of apparatus such as mobile phones, PDAs, personal computers, etc.
  • the relay terminals can be equipped for wired communication, such as Ethernet or CPL, and / or for wireless communication, such as GSM, WiFi, Zig Bee, GPRS, Bluetooth, Infra red, etc. .
  • FIG. 1 A second embodiment of a dosimeter according to the invention is illustrated in FIG.
  • This embodiment makes it possible to use the possibility given to the dosimeter according to the invention of electronically receiving information from the central unit 300 via the relay terminals 200.
  • this second embodiment comprises a controllable potentiometer 1 13 (E 2 POT) arranged between the discriminator and the control unit 103, and a calibration filter 1 12 arranged between the control unit 103 and the charge amplifier 1 1 1.
  • E 2 POT controllable potentiometer 1 13
  • calibration filter 1 12 arranged between the control unit 103 and the charge amplifier 1 1 1.
  • the dosimeter must be calibrated, ie it is checked that it measures well the right dose values in the energy range that is specific to it. During this calibration, an auto-calibration is first performed in order to reposition the detection threshold of the discriminator. Then the dosimeter is irradiated to see if the answer is always what it should be. If the answer is not correct, you can adjust its sensitivity with the controllable potentiometer (E 2 POT) 1 13.
  • E 2 POT controllable potentiometer
  • the calibration filter 1 connected to the control unit 103, is capable of transforming a binary pulse, emitted by the control unit and the width of which can be parameterized, into a pulse identical to that produced by the photodiode when irradiated to calibrate the discriminator.
  • the output of the charge amplifier 1 1 1 has a noise amplitude ⁇ ⁇ .
  • the detection threshold of the discriminator 102 must therefore be set so that there is a count only when a radiation is detected and not because of the noise of the charge amplifier 1 1 1.
  • the auto-calibration comprises a first step of sending a calibration command from the central unit 300 to one or more dosimeters 1 10, this calibration command being received by the wireless receiver 104 of the or each dosimeter.
  • the received calibration command is transmitted to the control unit 103.
  • the position is modified to stop the generation of a pulse by the discriminator if, at the initial position, the discriminator generates pulses despite the absence of irradiation ( these pulses are then due to the electronic noise of the amplifier), or to cause the generation of a pulse by the discriminator if, at the initial position, the discriminator generates no pulse. In the latter case, we then return to a position of the controllable potentiometer in which the discriminator no longer generates a pulse.
  • At least three sets of a defined number of binary pulses of fixed amplitude are generated with the control unit 103, the pulses of the first series having a duration of 10 ⁇ s, the pulses of the second series having a duration of 20 ⁇ s, the pulses of the first series having a duration of 30 ⁇ s.
  • the number of pulses in each series is, for example, one million.
  • the number of pulses generated by the discriminator and transmitted to the control unit 103 for each pulse series is counted, then a ratio is entered between the number of pulses of each series and the number of pulses generated. in response by the discriminator.
  • controllable potentiometer is adjusted until approximately 10% of the pulses of the first series generate a response of the discriminator, that approximately 30% of the pulses of the second series generate a discriminator response and that about 50% of the third series pulses generate a discriminator response.
  • the standard requires the standards require that the sensitivity of the dosimeters is between 1, 4 and 0.6 compared to cesium 137.
  • the optimal detection threshold determined by the auto-calibration may be lower than this sensitivity. It is therefore necessary to "degrade” the sensitivity of the dosimeter so that it enters the norm.
  • the controllable potentiometer 1 13 (E 2 POT) makes it possible to electrically adjust the sensitivity of the dosimeter.
  • This curve represents the sensitivity of the dosimeter at different energies relative to cesium 137, which has a sensitivity of 1.
  • the sensitivity of the ambient dosimeters of the state of the art is usually adjusted by adding material to the sensitive band that will capture a certain portion of the radiation and thus decrease the sensitivity of the sensor.
  • the sensitivity is set via the potentiometer E 2 POT 1 13, the setting of which affects the sensitivity of the sensor.
  • This is a simple technical means to compensate for the sensitivity of the sensor in case of deviation of the response. This compensation is done electronically and remotely, which avoids a technician to move.
  • control unit of a dosimeter is connected to a diode 1 14 whose ignition is controlled by the control unit 103 and which is able to illuminate, for a definite time adjustable , the photodiode 101 sensitive to radiation to be detected in order to verify the proper functioning of the dosimeter.
  • This functional test of one or more dosemeters comprises the following steps:
  • control via the control unit, an ignition of predefined duration of a diode 1 14 arranged to illuminate the photodiode 101 sensitive to radiation to be detected; converting electrical signals generated by the photodiode of each dosimeter into a data signal, preferably binary raw data;
  • the invention therefore proposes a room dosimetry monitoring system that makes it possible to know, almost immediately, the detected dose, easy to deploy in extensive pre-existing premises and without having to carry out any substantial installation work, which is efficient because the calibration of dosimeters can be done automatically and remotely, and economical because it does not require any install / uninstall stewardship, it only requires limited annual maintenance, and it limits the generation of waste to the batteries changed annually.
  • the dosimeter may comprise several photodiodes (for example two) each connected to a discriminator. This simplifies detection in case of high dose.
  • each dosimeter can receive an acknowledgment of the data from the central unit.
  • provision can be made for a retransmission of the data and / or the sending of an alarm signal, via the relay terminals, to devices such as portable computers 500, digital personal assistants (PDAs), mobile phones, etc.
  • the dosimeter according to the invention is devoid of audible or visual alarm. He may simply transmit a signal that activates a remote alarm, this alarm being carried by the devices receiving the alarm signal.
  • the structure of the dosimeter according to the invention and the dosimetry system according to the invention allows to reprogram a punctual dosimeter so that it serves as a relay terminal. This reprogramming must be punctual because the relay terminal function consumes energy.
  • An example of application of such a reprogramming is the punctual dosimetric follow-up (a few days) of a room which is out of reach of the relay terminals 200 but not a dosimeter 600 according to the invention (see FIG. 1).
  • the dosimeter 100 or 1 10 (which is within communication range of the dosimeter 700 temporarily installed in the chamber) is reprogrammed via the central unit so that it becomes a relay dosimeter 600 which relays the data sent by the dosimeter 700 at the relay terminals 200 and at the central unit 300.
  • the ambient dosimetry monitoring system is not only easy to deploy, but also very easily adaptable to the conditions and the operating opportunities of premises whose ambient dosimetry must be followed.

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Abstract

l'invention propose un système de surveillance de dosimétrie en temps réel, facile à déployer, performant, économique et limitant la production de déchets. A cette fin, l'invention a pour objet un système de surveillance de dosimétrie d'ambiance, comprenant : - une pluralité de dosimètres (100,110) dépourvus d'écran d'affichage et de calculateur de dose radioactive, comprenant chacun une photodiode (101) sensible aux radiations a détecter, un discriminateur (102) transformant une impulsion représentative de la détection d'un rayonnement en une impulsion pouvant être comptée par une unité de contrôle (103), l' unité de contrôle étant lui-même connecte a un émetteur- récepteur sans fil (104) pour la transmission de données brutes représentatives des radiations détectées par chaque dosimètre; au moins une borne relais (200) comprenant un émetteur- récepteur sans fil (201) apte a communiquer avec certains au moins des émetteurs- récepteurs des dosimètres et avec au moins une unité centrale (300) de suivie de la dosimétrie d'ambiance, cette unité centrale étant apte a calculer la dose de radiations captée par chaque dosimètre a partir des données brutes transmises par chaque dosimètre.

Description

SYSTEME DE SURVEILLANCE DE DOSIMETRIE D'AMBIANCE, DOSIMETRE ET PROCEDE DE DOSIMETRIE D'AMBIANCE.
L'invention se rapporte à un système de surveillance de dosimétrie d'ambiance, à un dosimètre pour la mesure de la radioactivité ambiante et à un procédé de dosimétrie d'ambiance.
Un dosimètre est un appareil qui mesure des radiations. Les dosimètres sont utilisés pour surveiller une ambiance radioactive dans une pièce ou surveiller la quantité de radiation à laquelle est exposé un utilisateur du dosimètre.
La présente invention concerne la mesure de la radioactivité ambiante.
Plus particulièrement, un dosimètre mesure l'équivalent de dose ambiant (ou du débit), et/ou de l'équivalent de dose directionnel (ou du débit) dû à l'exposition externe aux rayonnements bêta, X et gamma, pour des énergies inférieures à 10 MeV, dans un objectif de radioprotection.
La méthode de détermination de l'équivalent de dose (ou du débit) ambiant et directionnel au point d'essai est donnée dans la norme ISO 4037-3.
Un équivalent de dose ambiant, noté H*(10), est un équivalent de dose en un point dans un champ de rayonnement qui serait produit par le champ correspondant unidirectionnel et expansé, dans la sphère CIUR (« ICRU sphère » en anglais), à une profondeur de 10 mm, sur le rayon qui fait face à la direction du champ unidirectionnel.
L'unité du système international d'équivalent de dose est le J.kg-1. Son nom spécial est le sievert (Sv) : 1 Sv = 1 J.kg-1
La plupart des dosimètres d'ambiance sont dits passifs. Ils sont constitués d'une bande de matériau sensible aux radiations. Dès qu'un photon traverse cette bande, celle-ci est impressionnée à la manière d'une pellicule photo. Dans ce cas on parle de badges passifs.
Ces badges sont répartis dans les locaux, ou sur les appareils, dont la radioactivité doit être suivie. A l'expiration d'une période de temps définie, dépendant des législations en vigueur, les badges passifs sont relevés et leur emplacement précis référencé pour assurer la traçabilité de l'information. Une fois les badges collectés (et remplacés par de nouveaux badges passifs), ils sont envoyés en laboratoire pour analyse. Celle-ci peut prendre plusieurs jours de sorte que la connaissance d'un incident de radioactivité est nécessairement décalée dans le temps par rapport à la survenue de l'incident lui-même. C'est comme cela que le mauvais réglage d'instruments de radiothérapie n'a été détecté que plusieurs jours plus tard. Si ce délai avait pu être raccourci, cela aurait permis d'éviter la contamination de nombreux patients.
Outre ce délai important de détection, les badges passifs actuellement utilisés nécessitent une intendance importante pour leur positionnement, leur collecte, le référencement de leur position, leur envoi aux laboratoires d'analyse, la collecte des résultats et la rédaction des rapports. Le temps passé à la gestion de la mesure de dosimétrie d'ambiance peut représenter l'équivalent de plusieurs temps pleins de travail pour les hôpitaux les plus importants.
Enfin, l'usage unique des dosimètres d'ambiance génère des coûts excessivement élevés, mais également des déchets importants, augmentant encore les coûts de retraitement des déchets.
Un autre type de dosimètre existe. Il s'agit de dosimètre dits actifs, constitués par un appareil électronique comprenant une alimentation électrique reliée à un système de mesure sensible aux radiations à détecter. Dès que le détecteur reçoit des radiations, il calcule la dose reçue et envoie le résultat vers un écran d'affichage. Cette structure du dosimètre est obligatoire selon certaines normes, comme par exemple la norme NF EN 61526 concernant les dosimètres à lecture directe utilisés en dosimétrie opérationnelle, c'est à dire dédié à la protection des personnes et il doit être porté par l'utilisateur.
Les utilisateurs doivent nécessairement connecter leur dosimètre actif à une borne de collecte des données lorsqu'ils sortent de la zone surveillée. Le seul avantage que ces dosimètres électroniques apportent est le calcul immédiat de la dose de radiation détectée, cette dose pouvant être connue dès la connexion des dosimètres à la borne de suivie de la dosimétrie, sans avoir à attendre plusieurs jours ou semaines.
Ce type de dosimètre n'est donc pas substituable aux badges passifs utilisés en dosimétrie d'ambiance existants actuellement car ils représentent un cout très élevé, et l'infrastructure de récupération des données conçues pour la dosimétrie opérationnelle n'est pas adaptée à la dosimétrie d'ambiance. La collecte des données est toute aussi coûteuse et astreignante que pour les dosimètres d'ambiance puisqu'il faudrait aller relever régulièrement in situ les doses calculées et affichées par chaque dosimètre.
La présente invention vise donc à fournir un système de surveillance de dosimétrie d'ambiance permettant de connaître de manière centralisée et quasi immédiate la dose détectée par tous les dosimètres déployés à l'échelle d'une pièce ou d'un bâtiment. Ce système qui utilise des communications sans fil est facile à déployer dans des locaux préexistants sans avoir à faire de travaux d'installation conséquents, performant car une partie de la maintenance peut être effectuée à distance, et économique car ne nécessitant aucune intendance d'installation/désinstallation et ne nécessitant qu'une maintenance annuelle obligatoire restreinte et évitant de produire des déchets.
Pour remédier à ce problème, l'invention propose un système de surveillance de dosimétrie d'ambiance comprenant des dosimètres très économes en énergie et pouvant communiquer à distance avec une unité centrale qui réalise elle-même les calculs de dose reçues par les dosimètres à partir des données brutes transmises par les dosimètres.
L'homme du métier ne serait pas incité à modifier les dosimètres opérationnels de l'état de la technique pour permettre une collecte des doses calculées plus facile car en équipant de tels dosimètres d'un émetteur-récepteur sans fil, la consommation électrique serait très importante et il faudrait remplacer les piles ou recharger les batteries au moins toutes les semaines. Le coût de la consommation électrique serait donc prohibitif, la manutention toute aussi importante que ce qui est actuellement nécessaire en dosimétrie d'ambiance pour remplacer les badges passifs, et la quantité et le coût des déchets générés seraient encore importants si l'alimentation électrique est assurée par des piles non rechargeables.
Plus précisément, l'invention a pour objet un système de surveillance de dosimétrie d'ambiance, comprenant :
une pluralité de dosimètres dépourvus d'écran d'affichage, comprenant chacun une photodiode sensible aux radiations à détecter, un discriminateur transformant une impulsion représentative de la détection d'un rayonnement en une impulsion pouvant être comptée par une unité de contrôle, au moins un amplificateur de charge agencé entre la photodiode sensible aux radiations à détecter et le discriminateur, l'unité de contrôle étant elle-même connectée à un émetteur-récepteur sans fil pour la transmission de données représentatives des radiations détectées par chaque dosimètre ;
au moins une borne relais comprenant un émetteur-récepteur sans fil apte à communiquer avec certains au moins des émetteurs- récepteurs des dosimètres et avec au moins une unité centrale de suivie de la dosimétrie d'ambiance.
Selon d'autres modes de réalisation :
• la pluralité de dosimètres peut également être dépourvue de calculateur de dose radioactive, dans lequel l'unité de contrôle est apte à transmettre, via l'émetteur-récepteur sans fil, des données brutes représentatives des radiations détectées par chaque dosimètre, et l'unité centrale est apte à calculer la dose de radiations captée par chaque dosimètre à partir des données brutes ;
· l'émetteur-récepteur de chaque dosimètre peut fonctionner de manière asymétrique de telle sorte que chaque dosimètre présente moins de temps d'émission des données brutes que de temps de réception d'une information depuis ladite au moins une unité centrale via ladite au moins une borne relais ;
• le système peut comprendre, en outre, une mémoire de stockage des doses calculées par l'unité centrale ; et/ou
• le système peut comprendre, en outre, une alarme activable par l'unité centrale au cas où une dose calculée dépasse un seuil prédéfini.
L'invention se rapporte également à un dosimètre pour la mise en œuvre du système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'invention, comprenant au moins une photodiode sensible aux radiations à détecter, caractérisé en ce que la ou chaque photodiode est connectée à une unité de contrôle par l'intermédiaire d'un discriminateur transformant une impulsion représentative de la détection d'un rayonnement en une impulsion pouvant être comptée par l'unité de contrôle, au moins un amplificateur de charge agencé entre la photodiode sensible aux radiations à détecter et le discriminateur, l'unité de contrôle étant elle-même connectée à un émetteur- récepteur pour la transmission des données détectées par la diode, le dosimètre étant dépourvu d'écran d'affichage.
Selon d'autres modes de réalisation :
· le dosimètre peut être préférentiellement dépourvu de calculateur de la dose radioactive détectée, l'unité de commande étant apte à transmettre, via l'émetteur-récepteur des données brutes générées par le discriminateur ;
• l'unité de contrôle peut comprendre une horloge pour commander l'émetteur-récepteur de façon asymétrique afin qu'il présente un temps d'émission plus court qu'un temps de réception ;
• l'unité de contrôle peut être reliée à un filtre de calibration apte à transformer des impulsions binaires, émises par l'unité de contrôle et dont la durée est paramétrable, en des impulsions identiques à ce que produit la photodiode lorsqu'elle est soumise à un rayonnement afin de régler le discriminateur ; • l'unité de contrôle peut être reliée à un potentiomètre commandable par l'unité de contrôle pour régler électriquement un seuil de détection du discriminateur d'un rayonnement ; et/ou
• l'unité de contrôle peut être reliée à une diode dont l'allumage est commandé par l'unité de contrôle et qui est agencée pour éclairer la photodiode sensible aux radiations à détecter afin de vérifier le bon fonctionnement du dosimètre.
L'invention se rapporte également à un procédé de dosimétrie d'ambiance utilisant un système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'invention et comprenant les étapes suivantes :
a) Activer les dosimètres ;
b) Convertir des signaux électriques générés par la photodiode de chaque dosimètre en un signal de données représentatives des radiations détectées ;
c) Envoyer au moins une partie du signal de données par l'émetteur-récepteur sans fil à l'unité centrale, éventuellement par l'intermédiaire d'au moins une borne relais.
Selon d'autres modes de réalisation :
• l'étape b) peut consister à convertir des signaux électriques générés par la photodiode de chaque dosimètre en un signal de données brutes, le procédé comprenant, en outre, une étape d) de calcule avec l'unité centrale de la dose de radiations captées par chaque photodiode à partir du signal de données brutes transmis ;
• le procédé peut comprendre, en outre, une étape de calcule de la dose de radiations captées par chaque photodiode par unité de temps, le débit de dose, pour déterminer la tendance d'évolution temporelle de la dose captée ;
• le procédé peut comprendre, en outre, une étape d'activation d'une alarme lorsque le débit de dose dépasse un seuil prédéterminé ; l'émetteur-récepteur de chaque dosimètre peut être commandé de façon asymétrique afin qu'il présente un temps d'émission plus court qu'un temps de réception ;
le signal de données brutes de l'étape b) peut être un signal binaire, et dans lequel l'étape c) peut consister à envoyer tout le signal binaire, le signal de données brutes de l'étape b) peut être un signal binaire, et dans lequel l'étape c) peut consister à n'envoyer qu'une partie du signal binaire, cette partie correspondant à une détection effective d'une radiation, la partie non transmise correspondant à l'absence de détection.
le procédé peut comprendre, en outre, une étape de test de fonctionnement d'un ou de plusieurs dosimètre, cette étape comprenant les sous étapes suivantes :
- envoyer une commande de test depuis l'unité centrale vers un ou plusieurs dosimètres, cette commande de test étant reçue par le récepteur sans fil du ou de chaque dosimètre ;
- transmettre la commande de test reçu à l'unité de contrôle ;
- commander, via l'unité de contrôle, un allumage de durée prédéfinie d'une diode agencée pour éclairer la photodiode sensible aux radiations à détecter ;
- convertir des signaux électriques générés par la photodiode de chaque dosimètre en un signal de données ;
- envoyer au moins une partie du signal de données par l'émetteur-récepteur sans fil à l'unité centrale, éventuellement par l'intermédiaire d'une borne relais ;
- avec l'unité centrale, vérifier que le signal reçu correspond à la commande de test envoyée ;
- activer une alarme si le signal reçu ne correspond pas à la commande de test.
le procédé peut comprendre, en outre, une étape de génération d'un signal d'alarme lorsque la dose calculée dépasse un seuil de tolérance prédéterminé, ou lorsqu'une défaillance de communication entre un dosimètre et l'unité centrale est détectée, ou lorsqu'une défaillance de fonctionnement d'un dosimètre est détectée ;
le procédé peut comprendre, en outre, une étape de calibration comprenant les sous étapes suivantes :
- envoyer une commande de calibration depuis l'unité centrale vers un ou plusieurs dosimètres, cette commande de calibration étant reçue par le récepteur sans fil du ou de chaque dosimètre ;
- transmettre la commande de calibration reçue à l'unité de contrôle ;
- en l'absence de toute irradiation de la photodiode, rechercher avec l'unité de contrôle une position d'un potentiomètre commandable telle que le discriminateur n'envoie pas d'impulsion malgré un bruit électronique de l'amplificateur de charge ;
- générer avec l'unité de contrôle au moins trois séries d'un nombre définit d'impulsions binaires d'amplitude fixe, les impulsions de la première série présentant une durée de 10 ps, les impulsions de la deuxième série présentant une durée de 20 ps, les impulsions de la première série présentant une durée de 30 ps, les autres séries présentant une durée d'impulsions incrémentée de 10 ps entre chaque série, ces impulsions binaires étant transmises à un filtre de calibration ;
- transformer avec le filtre de calibration les impulsions binaires en des impulsions identiques à ce que produit la photodiode lorsqu'elle est soumise à un photon ;
- compter le nombre d'impulsions générées par le discriminateur et transmises à l'unité de contrôle pour chaque série d'impulsion ; - faire un rapport entre le nombre d'impulsion de chaque série et le nombre d'impulsions générées en réponse par le discriminateur ;
- régler le potentiomètre commandable jusqu'à ce que 10% environ des impulsions de la première série génèrent une réponse du discriminateur, que 30% environ des impulsions de la deuxième série génèrent une réponse du discriminateur et que 50% environ des impulsions de la troisième série génèrent une réponse du discriminateur ; et/ou
• le procédé peut comprendre, en outre, une étape de réglage de la sensibilité de détection d'un ou de plusieurs dosimètres, comprenant les sous étapes suivantes :
- mesurer la sensibilité d'un ou plusieurs dosimètres à différentes énergies comprises entre 10 et 3000 keV (kilo électron volt) relativement au césium 137 ;
- si la sensibilité d'un ou plusieurs dosimètres est supérieure à 1 ,4 ou inférieure à 0,6 :
o envoyer une commande de réglage de la sensibilité depuis l'unité centrale vers le ou les dosimètres, cette commande de réglage de la sensibilité étant reçue par le récepteur sans fil du ou de chaque dosimètre ;
o transmettre la commande de réglage de la sensibilité à l'unité de contrôle ;
o commander, via l'unité de contrôle, un potentiomètre commandable pour régler le seuil de détection du discriminateur jusqu'à ce que la sensibilité du ou des dosimètres soit comprise entre 0,6 et 1 ,4.
D'autres caractéristiques de l'invention seront énoncées dans la description détaillée ci-après, faite en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : la figure 1 , une représentation schématique d'un système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'invention ;
la figure 2, une représentation schématique d'un système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'invention munie d'un dosimètre selon l'invention ;
la figure 3, une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un dosimètre selon l'invention ; et
la figure 4, une courbe représentant la sensibilité d'un dosimètre selon l'invention à différentes énergies relativement au césium 137.
Un système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'invention est illustré de manière schématique sur les figures 1 et 2. Les traits pleins entre les différents éléments du système représentent des communications filaires et les traits en pointillé représentent des liaisons sans fil.
Ce système comprend une pluralité de dosimètres 100 comprenant chacun au moins une photodiode 101 sensible aux radiations à détecter, au moins un discriminateur 102 transformant une impulsion représentative de la détection d'un rayonnement par la ou chaque photodiode 101 en une impulsion pouvant être comptée par une unité de contrôle 103, au moins un amplificateur de charge 1 1 1 agencé entre la photodiode sensible aux radiations à détecter et le discriminateur, l'unité de contrôle étant elle- même connectée à un émetteur-récepteur sans fil 104 pour la transmission de données brutes représentatives des radiations détectées par chaque dosimètre.
L'amplificateur de charge 1 1 1 permet d'amplifier le signal fourni par la photodiode 101 lorsqu'elle est traversée par un photon. Cet amplificateur doit être choisi pour limiter au maximum la consommation électrique.
Selon l'invention, les dosimètres sont dépourvus d'écran d'affichage, ce qui permet d'économiser de l'énergie. Avantageusement, les dosimètres selon l'invention sont également dépourvus de calculateur de dose radioactive et ne transmettent qu'au moins une partie des données brutes, de préférence des données binaires. Également avantageusement, les dosimètres selon l'invention sont dépourvus d'alarme sonore ou visuelle.
L'unité de contrôle 103 peut être tout type de circuit logique programmable tel qu'un microcontrôleur, un FPGA (« field-programmable gâte array » en anglais), un SOC (« System on chip » en anglais) qui présente l'intérêt d'intégrer à la fois un microcontrôleur 103 et un émetteur-récepteur radio 104, etc.
Le système selon l'invention comprend également au moins une borne relais 200 comprenant un émetteur-récepteur sans fil 201 apte à communiquer avec certains au moins des émetteurs-récepteurs 101 des dosimètres 100 et avec au moins une unité centrale 300 de suivie de la dosimétrie d'ambiance.
L'unité centrale 300 est apte à recevoir la dose de radiations calculée par chaque dosimètre, mais alternativement et de manière préférentielle, l'unité centrale 300 est apte à calculer la dose de radiations captée par chaque dosimètre à partir des données brutes transmises par chaque dosimètre 100. Dans ce mode de réalisation préférentiel, les dosimètres ne calculent pas eux-mêmes la dose reçue, ce qui permet d'économiser de l'énergie électrique.
La surveillance de la dosimétrie d'ambiance selon l'invention comprend les étapes suivantes :
a) Activer les dosimètres ;
b) Convertir des signaux électriques générés par la photodiode de chaque dosimètre en un signal de données brutes ; c) Envoyer au moins une partie du signal de données brutes par l'émetteur-récepteur sans fil à l'unité centrale, éventuellement par l'intermédiaire d'une borne relais ;
d) Avec l'unité centrale, calculer la dose de radiations captées par chaque photodiode à partir du signal de données brutes transmis. De cette manière, les dosimètres (qui sont alimentés électriquement par piles ou par batteries rechargeables) consomment peu d'énergie car la dose est calculée de manière délocalisée par l'unité centrale 300 qui, elle, est reliée au réseau électrique.
L'unité centrale 300 est avantageusement reliée à une mémoire 400 qui peut stocker les doses calculées reçues par chaque dosimètre, mais également les données brutes, l'heure de transmission des données, l'évolution de la dose calculée reçue par unité de temps pour déterminer la tendance d'évolution temporelle de la dose captée, etc.
Cette mémoire peut comprendre au moins un disque dur, de la mémoire flash, une clé USB, un CD ROM ou un Blue Ray, une cassette magnétique, ou tout autre dispositif de stockage de données.
Chaque dosimètre peut également stocker ses propres données brutes dans une mémoire propre, telle qu'une mémoire flash par exemple.
Bien entendu, d'autres appareils peuvent communiquer avec les bornes relais 200, tels que des ordinateurs portables 500, des assistants personnels digitaux (ou PDA), des téléphones portables, etc.
Avantageusement, le système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'invention comprend une alarme activable par l'unité centrale au cas où une dose calculée dépasse un seuil prédéfini.
La surveillance de la dosimétrie d'ambiance selon l'invention peut comprendre, en outre, une étape de calcule de la dose de radiations captées par chaque photodiode par unité de temps pour déterminer la tendance d'évolution temporelle de la dose captée (débit de dose).
La surveillance de la dosimétrie d'ambiance selon l'invention peut comprendre, en outre, une étape d'activation d'une alarme si la tendance d'évolution temporelle de la dose captée dépasse un seuil prédéterminé.
Grâce à la transmission sans fil entre les dosimètres selon l'invention et la ou les bornes relais, le système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'invention peut être très facilement déployé dans des pièces différentes et/ou dans des bâtiments différents, comme on peut les rencontrer dans certains hôpitaux.
Avec les technologies actuelles, il est très facile d'installer des bornes relais 200 à portée suffisante pour communiquer avec plusieurs dosimètres communicants selon l'invention. L'homme du métier saura parfaitement optimiser le placement des bornes relais en fonction de la configuration du ou des bâtiments à équiper pour surveiller la dosimétrie d'ambiance.
Concernant les dosimètres 100, il suffit de les placer dans les pièces à surveiller ou sur les appareils à surveiller, comme pour les badges passifs de dosimétrie d'ambiance connus de l'état de la technique. A la différence de ces derniers, les dosimètres selon l'invention ne nécessitent pas une installation/désinstallation périodique (quotidienne, hebdomadaire ou mensuelle). En outre, leur consommation électrique est très faible de sorte que l'on peut atteindre une autonomie de plusieurs mois, voire d'au moins une année.
En effet, grâce à l'absence d'écran d'affichage, le système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'invention permet une optimisation de la consommation électrique des dosimètres selon l'invention.
De manière préférentielle selon l'invention, l'émetteur- récepteur de chaque dosimètre fonctionne, en outre, de manière asymétrique de telle sorte que chaque dosimètre présente moins de temps d'émission des données brutes que de temps de réception d'une information depuis ladite au moins une unité centrale via ladite au moins une borne relais. On distingue le temps d'émission de l'émission elle-même, comme on distingue le temps de réception de la réception elle-même. Autrement dit, ce n'est pas parce que l'émetteur-récepteur est en mode émission qu'il émet des données : l'émission de données peut être moins longue que le temps d'émission. De même, ce ce n'est pas parce que l'émetteur-récepteur est en mode réception qu'il reçoit des données. Grâce à ce fonctionnement asymétrique, les dosimètres ne gâchent pas d'énergie à émettre continuellement vers l'unité centrale via les bornes relais. L'émission n'est faite qu'à intervalles réguliers, entre des périodes beaucoup plus longues « d'écoute ». A cette fin, l'unité de contrôle 103 de chaque dosimètre 100 comprend une horloge pour commander l'émetteur-récepteur de façon asymétrique afin qu'il présente un temps d'émission plus court qu'un temps de réception. Cette caractéristique technique permet également d'économiser la ressource énergétique de chaque dosimètre.
Par exemple, le télédosimètre peut être réglé pour émettre
(avoir la parole) pendant un temps très court de 2 ms et pour recevoir (temps d'écoute) pendant un temps 30 ms (quand il reçoit par exemple un accusé de réception). La consommation électrique en écoute est plus faible qu'en émission. Dans ce contexte, on peut envoyer une trame toutes les 30 secondes pendant 1 an soit de l'ordre de 1 million de trame par an. Dans cet exemple, l'énergie embarquée doit avoir une capacité de l'ordre de 2200 mAh.
Les dosimètres 100 ne transmettent que des données binaires grâce à la transformation, par leur discriminateur 102, des impulsions émises par leur photodiode 101 en des impulsions pouvant être comptées par leur unité de contrôle 103.
Ainsi, les dosimètres ne dépensent pas d'énergie électrique à calculer la dose de radiations reçue et à transmettre cette valeur codée sur plusieurs bits. Ils ne transmettent que des 1 (correspondant à une impulsion émise par la photodiode) et des 0 (correspondant à l'absence d'impulsion émise par la photodiode), ce qui constitue à la fois une économie d'énergie du calcul et à la fois une optimisation de la transmission en termes de quantité et de rapidité, les 1 et les 0 étant des valeurs très faciles à transmettre sans codage sur plusieurs bits, contrairement à ce qu'il devrait être fait si le dosimètre devait envoyer la valeur de la dose et son unité. Ce n'est que l'unité centrale qui calcule la dose reçue à partir des données émises par chaque dosimètre. En outre, les dosimètres selon l'invention sont dépourvus d'écran d'affichage.
Lors de l'étape d'envoi des données brutes (étape c)) tout le signal binaire peut être envoyé.
Avantageusement, pour économiser encore de l'énergie, seule une partie du signal binaire est envoyée à l'unité centrale, cette partie correspondant à une détection effective d'une radiation (envoi des 1 du signal binaire), la partie non transmise (les 0 du signal binaire) correspondant à l'absence de détection.
II est intéressant que chaque dosimètre ne transmette aucune donnée s'il ne détecte aucune radiation, tant qu'il y a des éléments indiquant que le dosimètre fonctionne correctement et qu'il fait bien parti du réseau. Pour cela, l'unité centrale peut l'interroger à intervalles réguliers et le tester comme il sera décrit par la suite. Alternativement, chaque dosimètre peut émettre vers l'unité centrale 300, à intervalles réguliers relativement espacés, un signal dit « d'attente active » ou « polling » en anglais, selon lequel le dosimètre est toujours actif et présent sur le réseau. Sans réception de ce signal (problème de réseau ou d'alimentation électrique de dosimètre), l'unité centrale 300 peut être configurée pour activer une alarme en cas de défaillance d'un dosimètre, défaillance radio ou d'alimentation électrique.
Les dosimètres selon l'invention peuvent ainsi présenter une autonomie de plusieurs mois, voire au moins une année.
Ce système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'invention est donc à la fois facile à déployer, économe en énergie et permet un suivi « en temps réel » de la dosimétrie d'ambiance par l'unité centrale 300. En outre, par exemple en cas de dépassement de seuil, d'évolution inquiétante, de défaillance du réseau ou des piles/batteries, une alarme peut être émise par l'unité centrale, mais également être transmise aux autres dispositifs capables de communiquer avec les bornes relais, tels que les PDA des médecins, des infirmières ou des techniciens compétents en radio protection. Le type de communication sans fil est avantageusement choisi de portée suffisamment importante pour limiter le nombre de bornes relais 200 et pour pouvoir communiquer à travers la structure des bâtiments. Avantageusement, on choisira une communication radio (tel que du WiFi 802.1 1 .n ou préférentiellement du Zig Bee 802.15.4) entre les dosimètres 100 et les bornes relais 200.
Ces dernières peuvent, quant à elles, être équipées de plusieurs types de moyens de communication, de manière à pouvoir communiquer avec, bien sûr, l'unité centrale 300 et les dosimètres 100, mais également d'autre types d'appareils tels que des téléphones portables, des PDA, des ordinateurs personnels, etc. Par exemple, les bornes relais peuvent être équipé pour une communication filaire, type Ethernet ou CPL (courant porteur en ligne), et/ou pour une communication sans fil, type GSM, WiFi, Zig Bee, GPRS, Bluetooth, Infra rouge, etc.
Un deuxième mode de réalisation d'un dosimètre selon l'invention est illustré en figure 2.
Ce mode de réalisation permet d'utiliser la possibilité qui est donnée au dosimètre selon l'invention de recevoir électroniquement une information depuis l'unité centrale 300 via les bornes relais 200.
Outre le fait qu'il comprend les mêmes composants 101 , 102,
103 et 104 que le mode de réalisation 100 de la figure 2, ce deuxième mode de réalisation comprend un potentiomètre commandable 1 13 (E2POT) agencé entre le discriminateur et l'unité de contrôle 103, et un filtre de calibration 1 12 agencé entre l'unité de contrôle 103 et l'amplificateur de charge 1 1 1 .
Un exemple de réalisation d'un dosimètre selon l'invention peut comprendre les composants électroniques suivants :
• une photodiode silicium PIN Bpw34 de la société Siemens ;
• un amplificateur H4083 de la société Hamamatsu ;
• un discriminateur simple drain ouvert MCP6546/LP21 1 DR de la société Microchip/Texas Instruments ; • un potentiomètre commandable E2P0T AD5259 de la société Analog Devices ;
• une unité de commande MSP430 de la société Texas Instruments ; et
• un émetteur récepteur CC2500 de la société Texas Instruments.
Une fois par an, le dosimètre doit être calibré, c'est à dire qu'on contrôle qu'il mesure bien les bonnes valeurs de doses dans la gamme d'énergie qui lui est propre. Lors de cette calibration, on effectue d'abord une auto calibration afin de repositionner le seuil de détection du discriminateur. Ensuite on irradie le dosimètre afin d'observer si la réponse correspond toujours avec ce qu'elle devrait être. Si la réponse n'est pas correcte on peut régler sa sensibilité avec le potentiomètre commandable (E2POT) 1 13.
A cette fin, le filtre de calibration 1 12, relié à l'unité de contrôle 103, est apte à transformer une impulsion binaire, émise par l'unité de contrôle et dont la largeur est paramétrable, en une impulsion identique à ce que produit la photodiode lorsqu'elle est soumise à un rayonnement afin de calibrer le discriminateur.
En effet, sans rayonnement détecté, la sortie de l'amplificateur de charge 1 1 1 présente un bruit d'amplitude ΔΒ. Le seuil de détection du discriminateur 102 doit donc être réglé de telle sorte qu'il n'y ait de comptage que lorsqu'une radiation est détectée et non pas en raison du bruit de l'amplificateur de charge 1 1 1 .
L'auto calibration comprenant une première étape d'envoi d'une commande de calibration depuis l'unité centrale 300 vers un ou plusieurs dosimètres 1 10, cette commande de calibration étant reçue par le récepteur sans fil 104 du ou de chaque dosimètre.
Puis, on transmet la commande de calibration reçue à l'unité de contrôle 103.
Ensuite, en l'absence de toute irradiation de la photodiode 101 , on recherche avec l'unité de contrôle 103 une position du potentiomètre commandable 1 13 telle que le discriminateur 102 n'envoie pas d'impulsion malgré le bruit électronique de l'amplificateur de charge 1 1 1 . De manière pratique, à partir d'une position initiale du potentiomètre commandable, on modifie la position jusqu'à arrêter la génération d'une impulsion par le discriminateur si, à la position initiale, le discriminateur génère des impulsions malgré l'absence d'irradiation (ces impulsions sont alors dues au bruit électronique de l'amplificateur), ou jusqu'à provoquer la génération d'une impulsion par le discriminateur si, à la position initiale, le discriminateur ne génère aucune impulsion. Dans ce dernier cas, on revient alors à une position du potentiomètre commandable dans laquelle le discriminateur ne génère plus d'impulsion.
Ensuite, on génère avec l'unité de contrôle 103 au moins trois séries d'un nombre définit d'impulsions binaires d'amplitude fixe (par exemple 3,3 Volts), les impulsions de la première série présentant une durée de 10 ps, les impulsions de la deuxième série présentant une durée de 20 ps, les impulsions de la première série présentant une durée de 30 ps. Le nombre d'impulsions de chaque série est, par exemple d'un million.
D'autres séries peuvent être générées et la durée de chaque impulsion est alors incrémentée de 10 ps entre chaque série. Ces impulsions binaires sont alors transmises au filtre de calibration 1 12. On transforme ainsi, avec le filtre de calibration, les impulsions binaires en des impulsions identiques à ce que produit la photodiode lorsqu'elle est soumise à un photon. La durée variable des impulsions permet de faire varier l'énergie des impulsions reçues par l'amplificateur.
Ensuite, on compte le nombre d'impulsions générées par le discriminateur et transmises à l'unité de contrôle 103 pour chaque série d'impulsion, puis on effectue un rapport entre le nombre d'impulsions de chaque série et le nombre d'impulsions générées en réponse par le discriminateur.
Enfin, on règle le potentiomètre commandable jusqu'à ce que 10% environ des impulsions de la première série génèrent une réponse du discriminateur, que 30% environ des impulsions de la deuxième série génèrent une réponse du discriminateur et que 50% environ des impulsions de la troisième série génèrent une réponse du discriminateur.
On obtient donc un seuil de détection optimal spécifique de chaque dosimètre.
Cependant, la norme exige les normes exigent que la sensibilité des dosimètres se situe entre 1 ,4 et 0,6 par rapport au césium 137.
Le seuil de détection optimal déterminé par l'auto calibration peut être inférieur à cette sensibilité. Il faut donc « dégrader » la sensibilité du dosimètre pour qu'elle entre dans la norme.
Le potentiomètre commandable 1 13 (E2POT) permet de régler électriquement la sensibilité du dosimètre.
Pour connaître la sensibilité de chaque dosimètre, il faut mesurer la courbe de réponse en énergie du dosimètre qui est donnée sur la figure 4.
Ceci consiste à connaître le nombre d'impulsions comptées par unité de radioactivité. Le sievert et ses déclinaisons milisievert (mSv) et microsievert (MSV) sont généralement utilisés dans ce domaine.
Cette courbe représente la sensibilité du dosimètre à différentes énergies relativement au césium 137 qui a une sensibilité de 1 .
Le réglage de la sensibilité de détection d'un ou de plusieurs dosimètres comprend les étapes suivantes :
- mesurer la sensibilité d'un ou plusieurs dosimètres à différentes énergies comprises entre 10 et 3000 keV (kilo électron volt) relativement au césium 137 qui a une sensibilité fixée arbitrairement à 1 ;
- si la sensibilité d'un ou plusieurs dosimètres est supérieure à 1 ,4 ou inférieure à 0,6 :
o envoyer une commande de réglage de la sensibilité depuis l'unité centrale vers le ou les dosimètres, cette commande de réglage de la sensibilité étant reçue par le récepteur sans fil du ou de chaque dosimètre ; o transmettre la commande de réglage de la sensibilité à l'unité de contrôle ;
o modifier, via l'unité de contrôle, la position du potentiomètre commandable E2POT pour régler le seuil de détection du discriminateur jusqu'à ce que la sensibilité du ou des dosimètres soit comprise entre 0,6 et 1 ,4.
La sensibilité des dosimètres d'ambiance de l'état de la technique est habituellement réglée en ajoutant de la matière sur la bande sensible qui va capter une certaine partie du rayonnement et ainsi diminuer la sensibilité du capteur.
Selon l'invention, la sensibilité est réglée par l'intermédiaire du potentiomètre E2POT 1 13 dont le réglage impacte la sensibilité du capteur. Ceci constitue un moyen technique simple de compenser la sensibilité du capteur en cas de déviation de la réponse. Cette compensation se fait de manière électronique et à distance, ce qui évite à un technicien de se déplacer.
Alternativement ou en combinaison, l'unité de contrôle d'un dosimètre selon l'invention est relié à une diode 1 14 dont l'allumage est commandé par l'unité de contrôle 103 et qui est apte à éclairer, pendant un temps déterminé réglable, la photodiode 101 sensible aux radiations à détecter afin de vérifier le bon fonctionnement du dosimètre.
Ce test de fonctionnement d'un ou de plusieurs dosimètre comprend les étapes suivantes :
- envoyer une commande de test depuis l'unité centrale vers un ou plusieurs dosimètres, cette commande de test étant reçue par le récepteur sans fil du ou de chaque dosimètre ;
- transmettre la commande de test reçue à l'unité de contrôle ;
- commander, via l'unité de contrôle, un allumage de durée prédéfinie d'une diode 1 14 agencée pour éclairer la photodiode 101 sensible aux radiations à détecter ; - convertir des signaux électriques générés par la photodiode de chaque dosimètre en un signal de données, de préférence des données brutes binaires ;
- envoyer au moins une partie du signal de données par l'émetteur- récepteur sans fil à l'unité centrale, éventuellement par l'intermédiaire d'une borne relais ;
- avec l'unité centrale, vérifier que le signal reçu correspond à la commande de test envoyée ;
- activer une alarme si le signal reçu ne correspond pas à la commande de test.
L'invention propose donc un système de surveillance de dosimétrie d'ambiance permettant de connaître de manière quasi immédiate la dose détectée, facile à déployer dans des locaux préexistants étendus et sans avoir à faire de travaux d'installation conséquents, performant car la calibration des dosimètres peut être effectuée automatiquement et à distance, et économique car il ne nécessite aucune intendance d'installation/désinstallation, il ne nécessite qu'une maintenance annuelle restreinte, et il limite la production de déchets aux piles changées annuellement.
Selon d'autres modes de réalisation, le dosimètre peut comprendre plusieurs photodiodes (par exemple deux) reliées chacune à un discriminateur. Cela permet de simplifier la détection en cas de forte dose.
Outre les différentes commandes que peut recevoir chaque dosimètre lors de la phase « d'écoute » de l'émetteur-récepteur 104, l'invention prévoit que chaque dosimètre peut recevoir un accusé de réception des données depuis l'unité centrale. Ainsi, en cas d'absence de cet accusé de réception, on peut prévoir une réémission des données et/ou l'envoi d'un signal d'alarme, via les bornes relais, à des dispositifs tels que des ordinateurs portables 500, des assistants personnels digitaux (ou PDA), des téléphones portables, etc. Cependant, le dosimètre selon l'invention est dépourvu d'alarme sonore ou visuelle. Il peut simplement éventuellement transmettre un signal qui active une alarme à distance, cette alarme étant portée par les dispositifs recevant le signal d'alarme.
Par ailleurs, la structure du dosimètre selon l'invention et du système de dosimétrie selon l'invention permet de reprogrammer ponctuellement un dosimètre pour qu'il serve de borne relais. Cette reprogrammation doit être ponctuelle car la fonction de borne relai consomme de l'énergie.
Un exemple d'application d'une telle reprogrammation est le suivi dosimétrique ponctuel (quelques jours) d'une salle qui est hors de portée des bornes relais 200 mais pas d'un dosimètre 600 selon l'invention (voir figure 1 ). Par exemple, il peut être nécessaire de suivre la dosimétrie d'ambiance d'une chambre où est affecté un patient de temps en temps. Dans ce cas, on reprogramme, via l'unité centrale, le dosimètre 100 ou 1 10 (qui est à portée de communication du dosimètre 700 installé provisoirement dans la chambre) pour qu'il devienne un dosimètre relai 600 qui relaie les données envoyées par le dosimètre 700 aux bornes relais 200 et à l'unité centrale 300.
Ainsi, le système de surveillance de la dosimétrie d'ambiance selon l'invention est non seulement facile à déployer, mais également très facilement adaptable aux conditions et aux opportunités d'exploitation des locaux dont la dosimétrie d'ambiance doit être suivie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de surveillance de dosimétrie d'ambiance, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une pluralité de dosimètres (100, 1 10) dépourvus d'écran d'affichage, comprenant chacun une photodiode (101 ) sensible aux radiations à détecter, un discriminateur (102) transformant une impulsion représentative de la détection d'un rayonnement en une impulsion pouvant être comptée par une unité de contrôle (103), au moins un amplificateur de charge (1 11 ) agencé entre la photodiode (101 ) sensible aux radiations à détecter et le discriminateur (102), l'unité de contrôle (103) étant elle-même connectée à un émetteur- récepteur sans fil (104) pour la transmission de données représentatives des radiations détectées par chaque dosimètre ;
- au moins une borne relais (200) comprenant un émetteur-récepteur sans fil (201 ) apte à communiquer avec certains au moins des émetteurs-récepteurs (104) des dosimètres et avec au moins une unité centrale (300) de suivie de la dosimétrie d'ambiance.
2. Système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon la revendication 1 , dans lequel la pluralité de dosimètres est également dépourvue de calculateur de dose radioactive, dans lequel l'unité de contrôle est apte à transmettre, via l'émetteur-récepteur sans fil, des données brutes représentatives des radiations détectées par chaque dosimètre, et dans lequel l'unité centrale est apte à calculer la dose de radiations captée par chaque dosimètre à partir des données brutes.
3. Système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l'émetteur- récepteur de chaque dosimètre fonctionne de manière asymétrique de telle sorte que chaque dosimètre présente moins de temps d'émission des données brutes que de temps de réception d'une information depuis ladite au moins une unité centrale via ladite au moins une borne relais.
4. Système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant, en outre, une mémoire de stockage des doses calculées par l'unité centrale.
5. Système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant, en outre, une alarme activable par l'unité centrale au cas où une dose calculée dépasse un seuil prédéfini.
6. Dosimètre pour la mise en oeuvre du système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant au moins une photodiode (101 ) sensible aux radiations à détecter, caractérisé en ce que la ou chaque photodiode est connectée à une unité de contrôle (103) par l'intermédiaire d'un discriminateur (102) transformant une impulsion représentative de la détection d'un rayonnement en une impulsion pouvant être comptée par l'unité de contrôle, au moins un amplificateur de charge (1 1 1 ) agencé entre la photodiode (101 ) sensible aux radiations à détecter et le discriminateur (102), l'unité de contrôle étant elle-même connectée à un émetteur- récepteur pour la transmission des données détectées par la diode, le dosimètre étant dépourvu d'écran d'affichage.
7. Dosimètre selon la revendication précédente, lequel étant dépourvu de calculateur de la dose radioactive détectée, l'unité de commande (103) étant apte à transmettre, via l'émetteur-récepteur (104) des données brutes générées par le discriminateur (102).
8. Dosimètre selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel l'unité de contrôle comprend une horloge pour commander l'émetteur-récepteur de façon asymétrique afin qu'il présente un temps d'émission plus court qu'un temps de réception.
9. Dosimètre selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel l'unité de contrôle (103) est reliée à un filtre de calibration ( 12) apte à transformer des impulsions binaires, émises par l'unité de contrôle et dont la durée est paramétrable, en des impulsions identiques à ce que produit la photodiode lorsqu'elle est soumise à un rayonnement afin de régler le discriminateur
10. Dosimètre selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel l'unité de contrôle est reliée à un potentiomètre (E2P0T) commandable par l'unité de contrôle pour régler électriquement un seuil de détection du discriminateur d'un rayonnement.
1 1. Dosimètre selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, dans lequel l'unité de contrôle est reliée à une diode dont l'allumage est commandé par l'unité de contrôle et qui est agencée pour éclairer la photodiode sensible aux radiations à détecter afin de vérifier le bon fonctionnement du dosimètre.
12. Procédé de dosimétrie d'ambiance caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un système de surveillance de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
a) Activer les dosimètres ;
b) Convertir des signaux électriques générés par la photodiode de chaque dosimètre en un signal de données représentatives des radiations détectées ;
c) Envoyer au moins une partie du signal de données par l'émetteur-récepteur sans fil à l'unité centrale, éventuellement par l'intermédiaire d'au moins une borne relais.
13. Procédé de dosimétrie d'ambiance selon la revendication précédente, dans lequel l'étape b) consiste à convertir des signaux électriques générés par la photodiode de chaque dosimètre en un signal de données brutes, le procédé comprenant, en outre, une étape d) de calcule avec l'unité centrale de la dose de radiations captées par chaque photodiode à partir du signal de données brutes transmis.
14. Procédé de dosimétrie d'ambiance selon la revendication précédente, comprenant, en outre, une étape de calcule de la dose de radiations captées par chaque photodiode par unité de temps, le débit de dose, pour déterminer la tendance d'évolution temporelle de la dose captée.
15. Procédé de dosimétrie d'ambiance selon la revendication précédente, comprenant, en outre, une étape d'activation d'une alarme lorsque le débit de dose dépasse un seuil prédéterminé.
16. Procédé de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 12 à 1 5, dans lequel l'émetteur-récepteur de chaque dosimètre est commandé de façon asymétrique afin qu'il présente un temps d'émission plus court qu'un temps de réception.
17. Procédé de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, dans lequel le signal de données brutes de l'étape b) est un signal binaire, et dans lequel l'étape c) consiste à envoyer tout le signal binaire.
18. Procédé de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, dans lequel le signal de données brutes de l'étape b) est un signal binaire, et dans lequel l'étape c) consiste à n'envoyer qu'une partie du signal binaire, cette partie correspondant à une détection effective d'une radiation, la partie non transmise correspondant à l'absence de détection.
19. Procédé de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, comprenant, en outre, une étape de test de fonctionnement d'un ou de plusieurs dosimètre, cette étape comprenant les sous étapes suivantes :
- envoyer une commande de test depuis l'unité centrale vers un ou plusieurs dosimètres, cette commande de test étant reçue par le récepteur sans fil du ou de chaque dosimètre ;
- transmettre la commande de test reçu à l'unité de contrôle ;
- commander, via l'unité de contrôle, un allumage de durée prédéfinie d'une diode agencée pour éclairer la photodiode sensible aux radiations à détecter ; - convertir des signaux électriques générés par la photodiode de chaque dosimètre en un signal de données ;
- envoyer au moins une partie du signal de données par l'émetteur- récepteur sans fil à l'unité centrale, éventuellement par l'intermédiaire d'une borne relais ;
- avec l'unité centrale, vérifier que le signal reçu correspond à la commande de test envoyée ;
- activer une alarme si le signal reçu ne correspond pas à la commande de test.
20. Procédé de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 12 à 19, comprenant, en outre, une étape de génération d'un signal d'alarme lorsque la dose calculée dépasse un seuil de tolérance prédéterminé, ou lorsqu'une défaillance de communication entre un dosimètre et l'unité centrale est détectée, ou lorsqu'une défaillance de fonctionnement d'un dosimètre est détectée.
21. Procédé de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 12 à 20, comprenant, en outre, une étape de calibration comprenant les sous étapes suivantes :
- envoyer une commande de calibration depuis l'unité centrale vers un ou plusieurs dosimètres, cette commande de calibration étant reçue par le récepteur sans fil du ou de chaque dosimètre ;
- transmettre la commande de calibration reçue à l'unité de contrôle ;
- en l'absence de toute irradiation de la photodiode (101 ), rechercher avec l'unité de contrôle une position d'un potentiomètre commandable telle que le discriminateur n'envoie pas d'impulsion malgré un bruit électronique de l'amplificateur de charge (1 1 1 ) ;
- générer avec l'unité de contrôle (103) au moins trois séries d'un nombre définit d'impulsions binaires d'amplitude fixe, les impulsions de la première série présentant une durée de 10 ps, les impulsions de la deuxième série présentant une durée de 20 ps, les impulsions de la première série présentant une durée de 30 ps, les autres séries présentant une durée d'impulsions incrémentée de 10 \JS entre chaque série, ces impulsions binaires étant transmises à un filtre de calibration (1 12) ;
- transformer avec le filtre de calibration les impulsions binaires en des impulsions identiques à ce que produit la photodiode lorsqu'elle est soumise à un photon ;
- compter le nombre d'impulsions générées par le discriminateur et transmises à l'unité de contrôle (103) pour chaque série d'impulsion ;
- faire un rapport entre le nombre d'impulsion de chaque série et le nombre d'impulsions générées en réponse par le discriminateur ;
- régler le potentiomètre commandable jusqu'à ce que 10% environ des impulsions de la première série génèrent une réponse du discriminateur, que 30% environ des impulsions de la deuxième série génèrent une réponse du discriminateur et que 50% environ des impulsions de la troisième série génèrent une réponse du discriminateur.
22. Procédé de dosimétrie d'ambiance selon l'une quelconque des revendications 12 à 21 , comprenant, en outre, une étape de réglage de la sensibilité de détection d'un ou de plusieurs dosimètres, comprenant les sous étapes suivantes :
- mesurer la sensibilité d'un ou plusieurs dosimètres à différentes énergies comprises entre 10 et 3000 keV (kilo électron volt) relativement au césium 137 ;
- si la sensibilité d'un ou plusieurs dosimètres est supérieure à 1 ,4 ou inférieure à 0,6 :
o envoyer une commande de réglage de la sensibilité depuis l'unité centrale vers le ou les dosimètres, cette commande de réglage de la sensibilité étant reçue par le récepteur sans fil du ou de chaque dosimètre ;
o transmettre la commande de réglage de la sensibilité à l'unité de contrôle ; o commander, via l'unité de contrôle, un potentiomètre commandable (E2POT) pour régler le seuil de détection du discriminateur jusqu'à ce que la sensibilité du ou des dosimètres soit comprise entre 0,6 et 1 ,4.
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