FR3084472A1 - SENSOR FOR EXTERNAL IRRADIATION BY ELECTRONS AND PHOTONS - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne le contrôle en continu du fonctionnement d'un capteur d'irradiation externe par les électrons et les photons. Le capteur 1 selon l'invention comprend : - une chambre d'ionisation 10, - une électronique à quantificateur de charges 20 configurée pour délivrer au moins un signal de mesure quantifiant un courant d'ionisation dans la chambre d'ionisation, et - une source d'ionisation 30 configurée pour générer un courant d'ionisation contrôlé dans la chambre d'ionisation, l'électronique à quantificateur de charges étant en outre configurée pour mettre en œuvre une procédure de test de fonctionnement du capteur selon laquelle un signal de mesure prédéterminé est délivré lorsque le courant d'ionisation contrôlé correspond à une charge, mesurée par l'électronique à quantificateur de charges 20, supérieure à une première valeur seuil prédéterminée. Le capteur est essentiellement tel que la source d'ionisation comprend un générateur d'arcs électriques 40 placé dans la chambre d'ionisation.The invention relates to continuous monitoring of the operation of an external irradiation sensor by electrons and photons. The sensor 1 according to the invention comprises: - an ionization chamber 10, - a charge quantizer electronics 20 configured to deliver at least one measurement signal quantifying an ionization current in the ionization chamber, and - a ionization source 30 configured to generate a controlled ionization current in the ionization chamber, the electronics with charge quantizer being further configured to implement a procedure for testing the operation of the sensor according to which a measurement signal predetermined is delivered when the ionization current controlled corresponds to a charge, measured by the electronics with charge quantizer 20, greater than a first predetermined threshold value. The sensor is essentially such that the ionization source comprises an electric arc generator 40 placed in the ionization chamber.
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
L’invention concerne le domaine de la mesure de rayonnements ionisants d’ambiance gamma pour la radioprotection dans les installations nucléaires. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le contrôle en continu de l’irradiation externe par les électrons et les photons.The invention relates to the field of measurement of gamma-surrounding ionizing radiation for radiation protection in nuclear installations. It finds for particularly advantageous application the continuous control of external irradiation by electrons and photons.
ÉTAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
La mesure de rayonnements ionisants d’ambiance gamma est généralement obtenue par la mise en œuvre d’un capteur dit d’irradiation externe par les électrons et les photons. Les capteurs actuels de ce type sont en outre à vérification et réglage automatiques.The measurement of ionizing radiation of gamma atmosphere is generally obtained by the implementation of a so-called external irradiation sensor by electrons and photons. Current sensors of this type are also self-checking and adjusting.
En référence à la figure 1 annexée, un tel capteur 100 comprend de façon connue :With reference to FIG. 1 attached, such a sensor 100 comprises in a known manner:
- Une chambre d’ionisation 10 comprenant une cathode et une anode électriquement isolées entre elles,- An ionization chamber 10 comprising a cathode and an anode electrically isolated from each other,
- Une électronique à quantificateur de charges 20 couplée d’une part à la cathode et d’autre part à l’anode de la chambre d’ionisation 10 et configurée pour délivrer au moins un signal de mesure quantifiant un courant d’ionisation circulant entre la cathode et l’anode de la chambre d’ionisation 10, et- Charge quantizer electronics 20 coupled on the one hand to the cathode and on the other hand to the anode of the ionization chamber 10 and configured to deliver at least one measurement signal quantifying an ionization current flowing between the cathode and the anode of the ionization chamber 10, and
- une source dite d’ionisation 30 configurée pour générer ou simuler un courant d’ionisation contrôlé circulant entre la cathode et l’anode de la chambre d’ionisation 10, l’électronique à quantificateur de charges 20 étant en outre configurée au moins pour mettre en œuvre une procédure de test de fonctionnement du capteur 100 selon laquelle un signal de mesure prédéterminé est délivré lorsque le courant d’ionisation contrôlé correspond à une charge, mesurée par l’électronique à quantificateur de charges, supérieure à une première valeur seuil prédéterminée.a so-called ionization source 30 configured to generate or simulate a controlled ionization current flowing between the cathode and the anode of the ionization chamber 10, the charge quantizer electronics 20 being further configured at least for implement a procedure for testing the operation of the sensor 100 according to which a predetermined measurement signal is delivered when the ionization current controlled corresponds to a charge, measured by the electronics with charge quantizer, greater than a first predetermined threshold value .
La chambre d’ionisation comprend une enveloppe extérieure 11 remplissant les fonctions suivantes :The ionization chamber includes an outer casing 11 fulfilling the following functions:
• barrière entre le gaz contenu à l’intérieur de la chambre délimitée par l’enveloppe et l’air extérieur, • protection mécanique des différents composants du capteur qui sont tous situés à l’intérieur de ladite enveloppe, et • de circulation des courants nécessaires au fonctionnement du capteur, l’enveloppe 11 jouant le rôle de cathode.• barrier between the gas contained inside the chamber delimited by the envelope and the outside air, • mechanical protection of the various components of the sensor which are all located inside said envelope, and • circulation of currents necessary for the operation of the sensor, the envelope 11 playing the role of cathode.
Le volume intérieur, dit sensible, contient un milieu gazeux ionisable qui dans de nombreux cas est de l’air.The interior volume, known as sensitive, contains an ionizable gaseous medium which in many cases is air.
L’électronique à quantificateur de charges 20 comprend typiquement :The charge quantizer electronics 20 typically includes:
- Une carte d’alimentation et d’interface 21 configurée pour assurer l’alimentation de l’électronique à quantificateur de charges 20, la transmission et la mise en forme dudit au moins un signal de mesure,- A power supply and interface card 21 configured to supply the charge quantifier electronics 20, the transmission and the shaping of said at least one measurement signal,
- Une carte quantificateur de charges 22 configurée pour délivrer au moins une impulsion de courant ou de tension à la carte d’interface 21 lorsque le courant d’ionisation correspond à une charge, mesurée par l’électronique à quantificateur de charges, supérieure à la première valeur seuil prédéterminée,- A charge quantizer card 22 configured to deliver at least one current or voltage pulse to the interface card 21 when the ionization current corresponds to a charge, measured by the charge quantizer electronics, greater than the first predetermined threshold value,
- Une carte haute tension 23 qui fournit une tension d’alimentation, par exemple sensiblement égale à 600 volts, à la chambre d’ionisation.- A high voltage card 23 which supplies a supply voltage, for example substantially equal to 600 volts, to the ionization chamber.
Le signal de mesure est proportionnel au courant d’ionisation et donc aux rayonnements ionisants d’ambiance gamma auxquels est soumis la chambre d’ionisation. En cas de détection de forte irradiation, au-delà d’une deuxième valeur seuil prédéterminée supérieure, de préférence au moins deux fois supérieure à la première valeur seuil, l’alarme peut être donnée, afin de prévenir d’un risque de contamination radioactive.The measurement signal is proportional to the ionization current and therefore to the gamma-surrounding ionizing radiation to which the ionization chamber is subjected. In the event of detection of strong irradiation, beyond a second predetermined upper threshold value, preferably at least twice greater than the first threshold value, the alarm can be given, in order to prevent a risk of radioactive contamination .
L’on comprend ainsi que de tels capteurs soient utilisés pour superviser des installations nucléaires et des champs de rayonnements qu’elles produisent, ainsi que pour mesurer la dose d’irradiation absorbée par des personnes situées dans de tels champs. Il est particulièrement important de s’assurer du bon fonctionnement de ces capteurs, étant donné que l’être humain est parfaitement incapable de détecter son exposition aux rayonnements ionisants par ses propres sens et doit donc pouvoir se fier totalement à ces capteurs.It is thus understandable that such sensors are used to monitor nuclear installations and the radiation fields they produce, as well as to measure the radiation dose absorbed by people located in such fields. It is particularly important to ensure the proper functioning of these sensors, since humans are perfectly incapable of detecting their exposure to ionizing radiation by their own senses and must therefore be able to trust these sensors completely.
Le courant d’ionisation produit le chargement de l’électronique à quantificateur de charges, jusqu’à atteindre la première valeur seuil (correspondant à 50 nSv). L’atteinte de ce seuil déclenche alors une impulsion. Une fois cette impulsion réalisée, l’électronique est remise à zéro. On comprend ainsi aisément que l’absence d’impulsions traduit un défaut de fonctionnement du capteur.The ionization current produces the charge of the charge quantifier electronics, until reaching the first threshold value (corresponding to 50 nSv). Reaching this threshold then triggers an impulse. Once this pulse is completed, the electronics are reset. It is thus easy to understand that the absence of pulses reflects a malfunction of the sensor.
En outre, le chargement régulier de l’électronique à quantificateur de charges par un courant d’ionisation correspondant à une charge supérieure à ladite première valeur seuil prédéterminée permet d’éviter l’occurrence d’un phénomène néfaste de blocage de Coulomb (aussi appelé inversion de polarité) de l’électronique à quantificateur de charges.In addition, regular charging of the charge quantifier electronics with an ionization current corresponding to a charge greater than said first predetermined threshold value makes it possible to avoid the occurrence of a harmful phenomenon of Coulomb blocking (also called reverse polarity) of the electronics with charge quantizer.
Plusieurs capteurs propres à permettre une mesure de rayonnements ionisants d’ambiance gamma existent qui peuvent être classés en trois familles introduites ci-dessous. Les deux premières familles ont en commun de comprendre une source d’ionisation 30, dite radiative, configurée pour générer un courant d’ionisation contrôlé, tandis que la troisième famille comprend une source d’ionisation 30 configurée pour simuler un courant d’ionisation contrôlé.Several sensors capable of allowing measurement of ionizing radiation of gamma environment exist which can be classified into three families introduced below. The first two families have in common that they include an ionization source 30, called a radiative, configured to generate a controlled ionization current, while the third family includes an ionization source 30 configured to simulate a controlled ionization current .
La première famille est celle que l'invention vise à remplacer tout particulièrement. Il s’agit de la famille des capteurs comprenant chacun une source d’ionisation radioactive (Cf. notamment les documents de brevet référencés FR 2083752 et US 2,818,509). Une telle source est plus particulièrement configurée pour émettre au moins les uns parmi des électrons et des photons de sorte à ioniser un volume sensible de la chambre d’ionisation, et ainsi générer un courant d’ionisation de façon contrôlée.The first family is that which the invention aims to replace very particularly. This is the family of sensors, each comprising a radioactive ionization source (see in particular the patent documents referenced FR 2083752 and US 2,818,509). Such a source is more particularly configured to emit at least some of the electrons and photons so as to ionize a substantial volume of the ionization chamber, and thus generate an ionization current in a controlled manner.
Un capteur appartenant à cette famille est par exemple connu sous l’appellation CIEP (Capteur d’irradiation par Electrons ou Photons), par exemple de la série 51 (correspondant au volume de détection de 5 litres), fabriqués en son temps par la société MERLIN-GERIN-PROVENCE.A sensor belonging to this family is for example known under the name CIEP (Electron or Photon irradiation sensor), for example of the series 51 (corresponding to the detection volume of 5 liters), manufactured in its time by the company MERLIN-GERIN-PROVENCE.
En référence à la figure 3 annexée, la chambre d’ionisation 10 de chacun de ces capteurs comprend une paroi extérieure 11 présentant une forme sensiblement cylindrique, ou tronconique, renfermant un volume intérieur constituant le volume dit sensible du capteur. La paroi extérieure 11 présente par exemple un diamètre compris, ou variant, entre 160 et 180 mm et une hauteur comprise entre 200 à 300 mm. En outre, cette paroi extérieure 11 présente typiquement, en « équivalent-tissu humain », une épaisseur de 300 mg/cm2. L’anode 12 et la cathode, dont le rôle est joué par la paroi extérieure 11, présentent chacune une forme sensiblement cylindrique et sont agencées de façon coaxiale l’une par rapport à l’autre, l’anode 12 étant maintenue distante de la cathode 11 par des espaceurs 14 en un matériau non conducteur. Le volume sensible est compris entre 1L et 10L ; il est par exemple sensiblement égal à 5L. La source d’ionisation radioactive est à base de 137Cs (10 pCi), est amovible et peut être située à l’intérieur du volume sensible. La charge intégrée pour générer une impulsion de test de bon fonctionnement du capteur est sensiblement égale à 6,5 pC. Cette charge représente un équivalent de dose équivalente de 50nSv. L’électronique à quantificateur de charges est placée dans la partie inférieure de la chambre d’ionisation 10.Referring to Figure 3 attached, the ionization chamber 10 of each of these sensors comprises an outer wall 11 having a substantially cylindrical or frustoconical shape, containing an interior volume constituting the so-called sensitive volume of the sensor. The outer wall 11 has for example a diameter comprised, or varying, between 160 and 180 mm and a height comprised between 200 and 300 mm. In addition, this outer wall 11 typically has, in “human tissue equivalent”, a thickness of 300 mg / cm 2 . The anode 12 and the cathode, the role of which is played by the outer wall 11, each have a substantially cylindrical shape and are arranged coaxially with respect to each other, the anode 12 being kept distant from the cathode 11 by spacers 14 made of a non-conductive material. The sensitive volume is between 1L and 10L; it is for example substantially equal to 5L. The radioactive ionization source is based on 137 Cs (10 pCi), is removable and can be located inside the sensitive volume. The integrated load to generate a test pulse for the correct functioning of the sensor is approximately equal to 6.5 pC. This charge represents an equivalent dose equivalent of 50nSv. The charge quantizer electronics are placed in the lower part of the ionization chamber 10.
Ce type de capteurs présente un inconvénient majeur. Il nécessite le remplacement des sources d’ionisation radioactives anciennes par des nouvelles, et ce à intervalles réguliers (10 ans dans le cadre de la réglementation des autorités de sûreté françaises). Par voie de conséquence, cette solution est onéreuse et contraignante.This type of sensor has a major drawback. It requires the replacement of old radioactive ionization sources by new ones, and this at regular intervals (10 years within the framework of the regulations of the French safety authorities). Consequently, this solution is expensive and restrictive.
Une deuxième famille de capteurs de rayonnements ionisants d’ambiance gamma est celle des capteurs comprenant chacun, en tant que source d’ionisation, un filament, par exemple à base de tungstène, configuré pour émettre des électrons et/ou des photons, de façon continue ou discontinue (Cf. notamment le document de brevet référencé FR 1390550), directement dans la chambre d’ionisation. Un inconvénient de ce type de capteurs est qu’il nécessite le maintien d’un vide ou d’un gaz ad hoc, en particulier un gaz non oxydant dans la chambre d’ionisation, afin notamment que le filament ne brûle pas. La chambre d’ionisation doit donc être étanche à l’air et toute perte d’étanchéité de la chambre d’ionisation doit être évitée, ce qui est une contrainte mécanique forte qui justifie un coût d’achat, de maintenance et/ou de réparation élevés.A second family of gamma-ionizing radiation sensors is that of sensors each comprising, as an ionization source, a filament, for example based on tungsten, configured to emit electrons and / or photons, so continuous or discontinuous (see in particular the patent document referenced FR 1390550), directly in the ionization chamber. A drawback of this type of sensor is that it requires the maintenance of a vacuum or an ad hoc gas, in particular a non-oxidizing gas in the ionization chamber, in particular so that the filament does not burn. The ionization chamber must therefore be airtight and any loss of sealing of the ionization chamber must be avoided, which is a strong mechanical stress which justifies a cost of purchase, maintenance and / or high repair.
Une troisième famille est celle des capteurs comprenant chacun une source d’ionisation propre à simuler l’ionisation contrôlée de la chambre d’ionisation, sans pour autant réaliser effectivement cette ionisation. Pour ce faire, la source dite d’ionisation prend la forme d’un circuit électronique configuré pour injecter des impulsions de courant ou de tension électrique dans l’électronique à quantificateur de charges (Cf. notamment les documents de brevet référencés FR 2396315 et GB 0209233), de sorte que cette dernière la traite comme elle traiterait un courant d’ionisation généré par une source d’ionisation radiative. Il apparaît donc que ce type de capteur permet de contrôler le bon fonctionnement de l’électronique à quantificateur de charges, mais ne permet pas de contrôler le bon fonctionnement de la chambre d’ionisation. Par exemple, il ne permet pas de s’assurer de l’intégrité de l’anode, ni de l’étanchéité de la chambre.A third family is that of sensors each comprising an ionization source capable of simulating the controlled ionization of the ionization chamber, without actually achieving this ionization. To do this, the so-called ionization source takes the form of an electronic circuit configured to inject pulses of current or electric voltage into the electronic with charge quantizer (see in particular the patent documents referenced FR 2396315 and GB 0209233), so that the latter treats it as it would treat an ionization current generated by a radiative ionization source. It therefore appears that this type of sensor makes it possible to control the proper functioning of the charge quantizer electronics, but does not make it possible to control the proper functioning of the ionization chamber. For example, it does not ensure the integrity of the anode, or the tightness of the chamber.
Un objet de la présente invention est de pallier au moins en partie les inconvénients susmentionnés.An object of the present invention is to at least partially overcome the aforementioned drawbacks.
En particulier, un objet de la présente invention est de pallier l’inconvénient lié à l’utilisation d’un capteur appartenant à la première famille telle qu’introduite ci-dessus et mettant en œuvre une source d’ionisation radioactive, de préférence en évitant de présenter l’un au moins des inconvénients que présente l’utilisation d’un capteur appartenant au moins à l’une des deuxième et troisième familles telles qu’introduites ci-dessus.In particular, an object of the present invention is to overcome the drawback associated with the use of a sensor belonging to the first family as introduced above and implementing a source of radioactive ionization, preferably in avoiding presenting at least one of the drawbacks presented by the use of a sensor belonging to at least one of the second and third families as introduced above.
L’invention vise plus particulièrement à résoudre au moins un des problèmes liés à la nécessité fonctionnelle et réglementaire de remplacer périodiquement la source d’ionisation radioactive des capteurs appartenant à la première famille identifiée ci-dessus, et en particulier les capteurs CIEP.The invention more particularly aims to solve at least one of the problems related to the functional and regulatory need to periodically replace the radioactive ionization source of the sensors belonging to the first family identified above, and in particular the CIEP sensors.
Un autre objet de l’invention est de fournir une solution, potentiellement alternative aux capteurs d’irradiation externe par les électrons et les photons existants, qui soit simple, facile à réaliser, peu coûteuse, et/ou facile à mettre en œuvre.Another object of the invention is to provide a solution, potentially an alternative to sensors for external irradiation by existing electrons and photons, which is simple, easy to carry out, inexpensive, and / or easy to implement.
Idéalement, la solution proposée devra permettre de tester en continu le bon fonctionnement de l’ensemble du capteur :Ideally, the proposed solution should allow continuous testing of the proper functioning of the entire sensor:
- que celui-ci soit ou non soumis à un rayonnement ionisant à détecter, et/ou- whether or not it is subjected to ionizing radiation to be detected, and / or
- sans perturber le bon fonctionnement du capteur en marche, et/ou- without disturbing the correct functioning of the sensor in operation, and / or
- sans nécessité de modifier l’électronique à quantificateurs de charge et son fonctionnement, et/ou- without the need to modify the charge quantifier electronics and its operation, and / or
- en modifiant a minima la chambre d’ionisation.- by modifying at least the ionization chamber.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.The other objects, characteristics and advantages of the present invention will appear on examining the following description and the accompanying drawings. It is understood that other advantages can be incorporated.
RÉSUMÉ DE L'INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION
Pour atteindre cet objectif, l’invention selon un premier de ses aspects prévoit un capteur d’irradiation externe par les électrons et les photons comprenant :To achieve this objective, the invention according to a first of its aspects provides for an external irradiation sensor by electrons and photons comprising:
- une chambre d’ionisation comprenant une cathode et une anode électriquement isolées entre elles,- an ionization chamber comprising a cathode and an anode electrically isolated from each other,
- une électronique à quantificateur de charges couplée d’une part à la cathode et d’autre part à l’anode de la chambre d’ionisation et configurée pour délivrer au moins un signal de mesure quantifiant un courant d’ionisation circulant entre la cathode et l’anode de la chambre d’ionisation, et- charge quantifier electronics coupled on the one hand to the cathode and on the other hand to the anode of the ionization chamber and configured to deliver at least one measurement signal quantifying an ionization current flowing between the cathode and the anode of the ionization chamber, and
- une source d’ionisation configurée pour générer un courant d’ionisation contrôlé destiné à circuler entre la cathode et l’anode de la chambre d’ionisation, l’électronique à quantificateur de charges étant en outre configurée au moins pour mettre en œuvre une procédure de test de fonctionnement du capteur selon laquelle un signal de mesure prédéterminé est délivré lorsque le courant d’ionisation contrôlé correspond à une charge mesurée par l’électronique à quantificateur de charges supérieure à une première valeur seuil prédéterminée.an ionization source configured to generate a controlled ionization current intended to circulate between the cathode and the anode of the ionization chamber, the charge quantizer electronics being further configured at least to implement a sensor operating test procedure according to which a predetermined measurement signal is delivered when the controlled ionization current corresponds to a charge measured by the charge quantizer electronics greater than a first predetermined threshold value.
Le capteur est essentiellement tel que la source d’ionisation comprend au moins un générateur d’arcs électriques placé dans la chambre d’ionisation pour émettre des arcs électriques générant ledit courant d’ionisation contrôlé.The sensor is essentially such that the ionization source comprises at least one generator of electric arcs placed in the ionization chamber for emitting electric arcs generating said controlled ionization current.
Le capteur selon le premier aspect de l’invention permet ainsi de s’affranchir de toutes contraintes liées à la gestion de la source d’ionisation radioactive, si ce n’est le cas échéant les contraintes liés au remplacement d’une telle source radioactive, par le générateur d’arcs électriques selon l’invention.The sensor according to the first aspect of the invention thus makes it possible to get rid of all constraints linked to the management of the radioactive ionization source, if not if necessary the constraints linked to the replacement of such a radioactive source. , by the electric arc generator according to the invention.
Un autre avantage de la présente invention est que le générateur d’arcs électriques est simple de conception, peu coûteux et facile à mettre en œuvre.Another advantage of the present invention is that the electric arc generator is simple in design, inexpensive and easy to implement.
De manière facultative, l’invention peut en outre présenter au moins l’une quelconque des caractéristiques suivantes :Optionally, the invention may also have at least any of the following characteristics:
-La chambre d’ionisation comprend une paroi extérieure étanche à l’humidité et perméable à l’air. Du fait que l’ionisation est assurée par l’émission d’arcs électriques, et non par l’émission de photons par un filament, il n’est avantageusement pas requis que la chambre d’ionisation soit étanche à l’air.-The ionization chamber has an outer wall which is moisture-proof and breathable. Since ionization is provided by the emission of electric arcs, and not by the emission of photons by a filament, it is advantageously not required that the ionization chamber be airtight.
-La chambre d’ionisation est une chambre d’ionisation à paroi extérieure équivalente aux tissus moux, cette paroi présentant de préférence, en « équivalent-tissu », une épaisseur sensiblement égale à 300 mg/cm2 ;-The ionization chamber is an ionization chamber with an outer wall equivalent to the soft tissue, this wall preferably having, in "tissue equivalent", a thickness substantially equal to 300 mg / cm 2 ;
-La première valeur seuil prédéterminée est sensiblement égale à 6,5 pC, correspondant par exemple à une dose d’irradiation équivalente sensiblement égale à 50 nSv ;-The first predetermined threshold value is substantially equal to 6.5 pC, corresponding for example to an equivalent irradiation dose substantially equal to 50 nSv;
-Le générateur d’arcs électriques est configuré pour générer ledit courant d’ionisation contrôlé en émettant une pluralité d’arcs électriques, chaque arc électrique générant un courant d’ionisation élémentaire, correspondant à une charge d’incrémentation, mesurée par l’électronique à quantificateur de charges, inférieure, de préférence au moins deux fois inférieure, à ladite première valeur seuil prédéterminée, l’électronique à quantificateur de charges étant configurée pour intégrer dans le temps les charges d'incrémentation correspondant aux courants d’ionisation élémentaires générés par la pluralité d’arcs électriques. Chaque pluralité d’arcs électriques émis pour générer ledit courant d’ionisation contrôlé comprend entre 2 et 10 arcs électriques, de préférence entre 5 et 7 arcs électriques ;The electric arc generator is configured to generate said controlled ionization current by emitting a plurality of electric arcs, each electric arc generating an elementary ionization current, corresponding to an incremental charge, measured by the electronics. with charge quantizer, lower, preferably at least two times lower, than said first predetermined threshold value, the charge quantizer electronics being configured to integrate over time the incremental charges corresponding to the elementary ionization currents generated by the plurality of electric arcs. Each plurality of electric arcs emitted to generate said controlled ionization current comprises between 2 and 10 electric arcs, preferably between 5 and 7 electric arcs;
-Le générateur d’arcs électriques peut être configuré pour générer le courant d’ionisation contrôlé correspondant à une charge, mesurée par l’électronique à quantificateur de charges, supérieure à ladite première valeur seuil prédéterminée, au moins une fois toutes les cinq minutes, préférentiellement au moins une fois toutes les trois minutes. L’on évite ainsi le cas échéant l’occurrence d’un phénomène de blocage de Coulomb du capteur.The electric arc generator can be configured to generate the controlled ionization current corresponding to a charge, measured by the electronics with charge quantizer, greater than said first predetermined threshold value, at least once every five minutes, preferably at least once every three minutes. This avoids the occurrence of a Coulomb blocking phenomenon of the sensor if necessary.
Par exemple, les capteurs CIEP 51 sont sujets à ce phénomène de blocage du fait que leur électronique à quantificateurs de charge comprend notamment des transistors à double effet de champ ;For example, CIEP 51 sensors are subject to this blocking phenomenon because their charge quantifier electronics include in particular double field effect transistors;
-Le générateur d’arcs électriques comprend au moins :-The arc generator includes at least:
o Un branchement sur une alimentation basse tension du capteur, o un générateur de signaux, o un relais électrique, et o un condensateur, le générateur de signaux et le relais électrique étant configurés pour piloter des charges et décharges successives du condensateur, de sorte qu’un arc électrique soit émis par le générateur d’arcs électriques à chaque décharge du condensateur. Le condensateur présente une capacité électrique choisie en fonction de la périodicité d’émission des arcs électriques telle que définie par la configuration du générateur de signaux et du relais électrique. La capacité du condensateur peut être comprise entre 10 et 50 pF, par exemple sensiblement égale à 22 pF ou 33 pF, pour une périodicité comprise entre 10 et 90 secondes, de préférence comprise entre 20 et 60 secondes.o A connection to a low voltage supply to the sensor, o a signal generator, o an electrical relay, and o a capacitor, the signal generator and the electrical relay being configured to control successive charges and discharges of the capacitor, so that 'an electric arc is emitted by the electric arc generator each time the capacitor is discharged. The capacitor has an electrical capacity chosen as a function of the frequency of emission of the electric arcs as defined by the configuration of the signal generator and the electrical relay. The capacitance of the capacitor can be between 10 and 50 pF, for example substantially equal to 22 pF or 33 pF, for a periodicity between 10 and 90 seconds, preferably between 20 and 60 seconds.
Un autre aspect de la présente invention concerne un procédé de remplacement d’une source d’ionisation radioactive dans un capteur d’irradiation externe par les électrons et les photons, et en particulier dans au moins un capteur CIEP 51. Le capteur comprenant une chambre d’ionisation, le procédé de remplacement comprend les étapes suivantes :Another aspect of the present invention relates to a method for replacing a radioactive ionization source in an external irradiation sensor with electrons and photons, and in particular in at least one CIEP 51 sensor. The sensor comprising a chamber ionization, the replacement process includes the following steps:
- Retirer une paroi extérieure de la chambre d’ionisation,- Remove an outer wall from the ionization chamber,
- Déposer la source d’ionisation radioactive,- Remove the source of radioactive ionization,
- Mettre en place un générateur d’arcs électriques à proximité d’une anode de la chambre d’ionisation,- Set up an electric arc generator near an anode of the ionization chamber,
- Raccorder un branchement du générateur d’arcs électriques sur une alimentation existante du capteur, puis- Connect a connection of the electric arc generator to an existing sensor supply, then
- Remettre en place la paroi extérieure de la chambre d’ionisation.- Replace the outer wall of the ionization chamber.
Le générateur d’arcs électriques étant placé dans la chambre d’ionisation d’un capteur existant, en remplacement d’une source d’ionisation radioactive, la procédure de test de fonctionnement du capteur peut avantageusement n’être nullement impactée.The electric arc generator being placed in the ionization chamber of an existing sensor, replacing a radioactive ionization source, the procedure for testing the operation of the sensor can advantageously be in no way affected.
Le procédé selon cette caractéristique permet donc d’assurer la même procédure de test de fonctionnement des capteurs à un coût moindre. En particulier, le remplacement de la source d’ionisation utilisée jusque-là dans un capteur existant par le générateur d’arcs électriques peut ne nécessiter aucune modification de l’électronique à quantificateur de charges du capteur existant.The method according to this characteristic therefore makes it possible to ensure the same procedure for testing the operation of the sensors at a lower cost. In particular, the replacement of the ionization source previously used in an existing sensor by the electric arc generator may not require any modification of the charge quantifier electronics of the existing sensor.
Un autre aspect de la présente invention concerne un générateur d’arcs électriques destiné à être placé dans une chambre d’ionisation d’un capteur d’irradiation externe par les électrons et les photons pour y émettre des arcs électriques générant un courant d’ionisation contrôlé circulant entre une cathode et une anode de la chambre d’ionisation, de sorte qu’une électronique à quantificateur de charges du capteur, ladite électronique étant couplée d’une part à la cathode et d’autre part à l’anode de la chambre d’ionisation et étant configurée pour délivrer au moins un signal de mesure quantifiant un courant d’ionisation circulant entre la cathode et l’anode de la chambre d’ionisation, soit en outre configurée au moins pour mettre en œuvre une procédure de test de fonctionnement du capteur selon laquelle un signal de mesure prédéterminé est délivré lorsque le courant d’ionisation contrôlé correspond à une charge, mesurée par l’électronique à quantificateur de charges, supérieure à une première valeur seuil prédéterminée.Another aspect of the present invention relates to an electric arc generator intended to be placed in an ionization chamber of an external irradiation sensor by electrons and photons in order to emit electric arcs generating an ionization current therein. controlled flowing between a cathode and an anode of the ionization chamber, so that a charge quantifier electronics of the sensor, said electronics being coupled on the one hand to the cathode and on the other hand to the anode of the ionization chamber and being configured to deliver at least one measurement signal quantifying an ionization current flowing between the cathode and the anode of the ionization chamber, is further configured at least to implement a test procedure of sensor operation according to which a predetermined measurement signal is delivered when the ionization current controlled corresponds to a charge, measured by charge quantifier electronics, greater than a first predetermined threshold value.
Le générateur d’arcs électriques selon cet autre aspect de l’invention présente optionnellement au moins l’une quelconque des caractéristiques introduites ci-dessus.The electric arc generator according to this other aspect of the invention optionally has at least any of the characteristics introduced above.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière et au vu des dessins d’accompagnement annexés dans lesquels :The aims, objects, as well as the characteristics and advantages of the invention will emerge better from the detailed description of an embodiment of the latter and in view of the accompanying accompanying drawings in which:
La FIGURE 1 représente schématiquement un capteur d’irradiation externe par les électrons et les photons selon l’art antérieur ;FIGURE 1 schematically represents an external irradiation sensor by electrons and photons according to the prior art;
La FIGURE 2 représente schématiquement un capteur d’irradiation externe par les électrons et les photons selon un mode de réalisation du premier aspect de l’invention ;FIGURE 2 schematically represents an external irradiation sensor by electrons and photons according to an embodiment of the first aspect of the invention;
La FIGURE 3 représente une vue en coupe d’un capteur d’irradiation externe par les électrons et les photons de type CIEP 51 modifié selon un mode de réalisation du deuxième aspect de l’invention ; etFIGURE 3 shows a sectional view of an external irradiation sensor by electrons and photons of the CIEP 51 type modified according to an embodiment of the second aspect of the invention; and
La FIGURE 4 représente un schéma électronique d’un générateur d’arcs électriques selon un mode de réalisation du premier aspect et du troisième aspect de l’invention.FIGURE 4 shows an electronic diagram of an electric arc generator according to an embodiment of the first aspect and the third aspect of the invention.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.The drawings are given as examples and are not limitative of the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate the understanding of the invention and are not necessarily on the scale of practical applications.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
On entend par « sensiblement égal à » une valeur donnée « égal à ladite valeur donnée à plus ou moins 10% près de cette valeur ».By "substantially equal to" is meant a given value "equal to said given value plus or minus 10% near this value".
On entend par « courant d’ionisation contrôlé » le courant généré par une source d’ionisation permettant la mise en œuvre d’une procédure de test de fonctionnement du capteur.“Controlled ionization current” is understood to mean the current generated by an ionization source allowing the implementation of a sensor function test procedure.
On entend par « courant d’ionisation non contrôlé » le courant généré par toute autre source d’ionisation que la source d’ionisation destinée à permettre la mise en œuvre d’une procédure de test de fonctionnement du capteur. Un courant d’ionisation non contrôlé est donc lié à une source d’irradiation externe au capteur.The term "uncontrolled ionization current" means the current generated by any other ionization source than the ionization source intended to allow the implementation of a procedure for testing the operation of the sensor. An uncontrolled ionization current is therefore linked to an irradiation source external to the sensor.
Une comparaison des représentations schématiques des figures 1 et 2 illustre notamment l’apport principal de la présente invention par rapport à l’art antérieur.A comparison of the schematic representations of Figures 1 and 2 illustrates in particular the main contribution of the present invention compared to the prior art.
Comme indiqué en introduction, un capteur 100 d’irradiation externe par les électrons et les photons selon l’art antérieur est représenté schématiquement sur la figure 1 qui comprend, en tant que source d’ionisation, une source radioactive 30. Sur cette illustration, la source radioactive 30 est représentée comme étant placée à l’extérieur de la chambre d’ionisation 10. Toutefois, la source radioactive 30 peut également être placée à l’intérieur de la chambre d’ionisation 10 ; c’est d’ailleurs le cas dans la plupart des capteurs de type CIEP 51 actuellement déployés sur certains sites faisant l’objet d’une surveillance de l’exposition aux irradiations.As indicated in the introduction, a sensor 100 of external irradiation by electrons and photons according to the prior art is shown diagrammatically in FIG. 1 which comprises, as an ionization source, a radioactive source 30. In this illustration, the radioactive source 30 is shown as being placed outside the ionization chamber 10. However, the radioactive source 30 can also be placed inside the ionization chamber 10; this is the case in most CIEP 51 type sensors currently deployed on certain sites subject to radiation exposure monitoring.
Au contraire, comme l’illustre schématiquement la figure 2, le capteur 1 d’irradiation externe par les électrons et les photons selon l’invention est essentiellement tel qu’il comprend, en tant que source d’ionisation, un générateur d’arcs électriques 40. L’illustration proposée sur la figure 2 est schématique, notamment en ce qu’elle illustre le générateur d’arcs électriques 40 comme étant placé à l’extérieur de la chambre d’ionisation 10. En revanche, la figure 3 qui est une vue en coupe d’un capteur d’irradiation de type CIEP 51 représentent de façon structurelle, et moins schématique, la façon dont le générateur d’arcs électriques 40 est effectivement placé dans la chambre d’ionisation 10.On the contrary, as schematically illustrated in FIG. 2, the sensor 1 of external irradiation by electrons and photons according to the invention is essentially such that it comprises, as ionization source, an arc generator 40. The illustration proposed in FIG. 2 is schematic, in particular in that it illustrates the generator of electric arcs 40 as being placed outside of the ionization chamber 10. On the other hand, FIG. 3 which is a sectional view of a CIEP type 51 irradiation sensor structurally, and less schematically, showing how the electric arc generator 40 is actually placed in the ionization chamber 10.
L’on remarque en comparant les représentations schématiques offertes par les figures 1 et 2 que seule la source d’ionisation est différente ; la source radioactive 30 illustrée sur la figure 1 ayant été remplacée sur la figure 2 par le générateur d’arcs électriques 40. Il en ressort que les chambres d’ionisation 10 et les électroniques à quantificateur de charges 20 illustrées de la même façon sur les figures 1 et 2 peuvent être, et de préférence sont, strictement identiques entre elles, au moins de par leur fonction, et de préférence également de par leur structure. On comprend dès lors que les informations données dans la partie « état de la technique » ci-dessus et relatives à la chambre d’ionisation 10 et à l’électronique à quantificateur de charges 20 des capteurs, notamment de type CIEP 51, puissent valablement décrire également la chambre d’ionisation 10 et l’électronique à quantificateur de charges 20 du capteur 1 selon au moins un mode de réalisation du premier aspect de l’invention.It is noted by comparing the schematic representations offered by Figures 1 and 2 that only the ionization source is different; the radioactive source 30 illustrated in FIG. 1 having been replaced in FIG. 2 by the generator of electric arcs 40. It emerges therefrom that the ionization chambers 10 and the charge quantifier electronics 20 illustrated in the same way on the Figures 1 and 2 can be, and preferably are, strictly identical to each other, at least by their function, and preferably also by their structure. It is therefore understood that the information given in the “prior art” section above and relating to the ionization chamber 10 and to the charge quantizer electronics 20 of the sensors, in particular of the CIEP 51 type, can validly be also describe the ionization chamber 10 and the charge quantizer electronics 20 of the sensor 1 according to at least one embodiment of the first aspect of the invention.
Le capteur 1 selon le premier aspect de l’invention permet ainsi de s’affranchir de toutes contraintes liées à la gestion de la source d’ionisation radioactive 30, puisque celle-ci a été remplacée et n’est donc plus présente dans le capteur 1 selon l’invention. Notons toutefois que lors d’un tel remplacement subsiste des contraintes liées à la gestion de la source radioactive 30 remplacée.The sensor 1 according to the first aspect of the invention thus makes it possible to overcome all constraints linked to the management of the radioactive ionization source 30, since the latter has been replaced and is therefore no longer present in the sensor 1 according to the invention. However, it should be noted that during such replacement, there remain constraints related to the management of the replaced radioactive source 30.
La figure 4 illustre un schéma électronique du générateur d’arcs électriques 40 selon un mode de réalisation du premier aspect de l’invention. Il importe d’insister sur le fait que ce schéma électronique n’est nullement limitatif de l’invention. En effet, il peut, dans une large mesure, être modifié que ce soit en termes de composants impliqués, de l’agencement relatif de ces composants, de la valeur affichée que prend le paramètre caractéristique de chacun de ces composants, sans pour autant que sa fonction de génération d’arcs électriques ne soit significativement modifiée, et plus particulièrement ne soit plus adaptée à la mise en œuvre de la présente invention.FIG. 4 illustrates an electronic diagram of the electric arc generator 40 according to an embodiment of the first aspect of the invention. It is important to emphasize that this electronic diagram is in no way limitative of the invention. Indeed, it can, to a large extent, be modified either in terms of the components involved, the relative arrangement of these components, the displayed value taken by the characteristic parameter of each of these components, without, however, its electric arc generation function is not significantly modified, and more particularly is no longer adapted to the implementation of the present invention.
En ce sens, le générateur d’arcs électriques 40 peut être décrit, en référence à la figure 2, de façon moins spécifique comme comprenant au moins un branchement 41 à une alimentation basse tension du capteur, un générateur de signaux 42, un relais électrique 43 et un condensateur 44. Plus particulièrement, le générateur de signaux 42 et le relais électrique 43 sont configurés pour piloter des charges et décharges successives du condensateur 44, de sorte qu’un arc électrique soit émis par le générateur d’arcs électriques 40 à chaque décharge du condensateur 44.In this sense, the electric arc generator 40 can be described, with reference to FIG. 2, in a less specific way as comprising at least one connection 41 to a low voltage supply of the sensor, a signal generator 42, an electrical relay. 43 and a capacitor 44. More particularly, the signal generator 42 and the electrical relay 43 are configured to control successive charges and discharges of the capacitor 44, so that an electric arc is emitted by the electric arc generator 40 to each discharge of capacitor 44.
Dans ce contexte, et pour mettre en exergue une certaine capacité d’adaptation du générateur d’arcs électriques 40 au cas par cas, la valeur affichée de la capacité électrique du condensateur 44, référencé C3 en bas à droite du schéma électrique illustré sur la figure 4, peut varier entre 10 et 50 pF. Par exemple, elle peut être sensiblement égale à 22 pF comme illustré ou être sensiblement égale à 33 pF. En outre, la périodicité d’émission des arcs électriques par le générateur d’arcs électriques 40 est principalement contrôlée par le générateur de signaux 42 et le relais électrique 43 du générateur d’arcs électriques 40. La fréquence du générateur de signaux 42 est ajustable au moyen de la résistance R6, illustrée sur la figure 4, dont la résistance peut être adaptée pour faire varier la périodicité d’émission des arcs électriques. Conséquemment, la périodicité d’émission des arcs électriques peut varier entre 10 et 90 secondes, de préférence entre 20 et 60 secondes. Une adaptation optimisée pour le remplacement d’une source d’ionisation de 137Cs dans un capteur de type CIEP 51 par le générateur d’arcs électriques 40 selon le schéma électronique représenté sur la figure 4 a été déterminée expérimentalement, et a conduit à retenir comme valeurs optimales les valeurs de 22 pF pour la capacité électrique du condensateur 44 et la valeur de 470kO pour la résistance R6, de sorte à obtenir une périodicité d’émission des arcs électriques égale à 60 secondes. Pour autant, il a été démontré que, pour cette même capacité électrique du condensateur 44, l’invention est opérationnelle que la périodicité d’émission d’arcs électriques soit égale à 20, 30, 40 ou 50 secondes.In this context, and to highlight a certain capacity for adaptation of the electric arc generator 40 on a case-by-case basis, the displayed value of the electric capacity of the capacitor 44, referenced C3 at the bottom right of the electric diagram illustrated on the Figure 4, can vary between 10 and 50 pF. For example, it can be substantially equal to 22 pF as illustrated or be substantially equal to 33 pF. In addition, the frequency of transmission of electric arcs by the electric arc generator 40 is mainly controlled by the signal generator 42 and the electric relay 43 of the electric arc generator 40. The frequency of the signal generator 42 is adjustable by means of the resistor R6, illustrated in FIG. 4, the resistor of which can be adapted to vary the periodicity of emission of the electric arcs. Consequently, the frequency of emission of the electric arcs can vary between 10 and 90 seconds, preferably between 20 and 60 seconds. An optimized adaptation for the replacement of a 137 Cs ionization source in a CIEP 51 type sensor by the electric arc generator 40 according to the electronic diagram represented in FIG. 4 has been determined experimentally, and has led to retaining as optimal values the values of 22 pF for the electrical capacitance of the capacitor 44 and the value of 470kO for the resistor R6, so as to obtain a periodicity of emission of the electric arcs equal to 60 seconds. However, it has been demonstrated that, for this same electrical capacity of the capacitor 44, the invention is operational whether the periodicity of emission of electric arcs is equal to 20, 30, 40 or 50 seconds.
Le schéma électronique illustré sur la figure 4 constitue donc en luimême une description détaillée d’un mode de réalisation du premier aspect de l’invention destinée à permettre, non seulement la mise en œuvre de l’invention, mais également l’adaptation au cas par cas de l’invention, par des modifications, le cas échéant accompagnées de tests, qui sont réputées être à la portée de l’homme du métier.The electronic diagram illustrated in FIG. 4 therefore constitutes in itself a detailed description of an embodiment of the first aspect of the invention intended to allow, not only the implementation of the invention, but also the adaptation to the case by case of the invention, by modifications, if necessary accompanied by tests, which are deemed to be within the reach of the skilled person.
De la même façon, la procédure de tests de fonctionnement du capteur 1 bien que non détaillée ici n’empêche pas, ni la mise en œuvre de l’invention, ni son éventuelle adaptation au cas par cas, par un homme du métier. En effet, ladite procédure de test fonctionnement du capteur 1 est assurée par l’électronique à quantificateur de charges 20 qui, comme déjà établi plus haut, peut être, et de préférence est, identique à l’une de celles connues de l’art antérieur (Cf. notamment les procédures de tests de fonctionnement décrites dans les documents de brevet référencés US 2,818,509 et FR 2 396 315), et en particulier identique à celle mise en œuvre par un capteur d’irradiation externe dont la source d’ionisation 30 serait remplacée par le générateur d’arcs électriques 40. En effet, l’invention a principalement pour vocation de modifier des capteurs d’irradiation d’ores et déjà déployés sur site, tels que ceux déjà mentionnés plus haut et connus sous l’appellation CIEP 51, et dont la source d’ionisation, notamment radioactive, mais potentiellement radiative, doit être remplacée.Similarly, the procedure for operating the sensor 1, although not detailed here, does not prevent either the implementation of the invention or its possible adaptation on a case-by-case basis, by a person skilled in the art. In fact, said operating test procedure of the sensor 1 is provided by the charge quantizer electronics 20 which, as already established above, can be, and preferably is, identical to one of those known in the art previous (See in particular the operating test procedures described in the patent documents referenced US 2,818,509 and FR 2,396,315), and in particular identical to that implemented by an external irradiation sensor whose ionization source 30 would be replaced by the generator of electric arcs 40. Indeed, the main purpose of the invention is to modify irradiation sensors already deployed on site, such as those already mentioned above and known under the name CIEP 51, and whose ionization source, in particular radioactive, but potentially radiative, must be replaced.
Dans ce contexte, la solution proposée est notamment remarquable en ce que le générateur d’arcs électriques 40 peut être paramétré, notamment dans les limites susmentionnées, et plus spécifiquement par le choix des valeurs caractéristiques de ses différents composants, de sorte que le courant d’ionisation contrôlé qu’il permet de générer soit égal, à plus ou moins 20 % près, de préférence à plus ou moins 10 % près, au moins en termes d’intensité, voire également en termes d’évolution temporelle, au courant d’ionisation contrôlé que générait, avant son remplacement par le générateur d’arcs électriques 40, la source d’ionisation utilisée jusque-là.In this context, the solution proposed is notably remarkable in that the electric arc generator 40 can be configured, in particular within the above-mentioned limits, and more specifically by the choice of the characteristic values of its different components, so that the current d controlled ionization that it generates is equal to, plus or minus 20% near, preferably to plus or minus 10% near, at least in terms of intensity, even also in terms of time evolution, to the current d ionization controlled that generated, before its replacement by the generator of electric arcs 40, the ionization source used until then.
L’on comprend que, dans la mesure où le générateur d’arcs électriques est paramétré pour générer un courant d’ionisation similaire à celui que générait la source d’ionisation utilisée jusque-là, il n’y a pas lieu d’envisager de modifier les autres composants du capteur, et notamment la chambre ionisation 10 et l’électronique à quantificateur de charges 20, dont le fonctionnement sera également similaire à ce qu’il était avant le remplacement de la source d’ionisation utilisée jusque-là. En particulier, l’électronique à quantificateur de charges 20 restant inchangée continue donc de mettre en œuvre la procédure de tests de fonctionnement du capteur de la même façon qu’auparavant.We understand that, since the electric arc generator is configured to generate an ionization current similar to that generated by the ionization source used until then, there is no need to consider to modify the other components of the sensor, and in particular the ionization chamber 10 and the charge quantizer electronics 20, the operation of which will also be similar to what it was before the replacement of the ionization source used hitherto. In particular, the charge quantifier electronics 20 remaining unchanged therefore continues to implement the procedure for testing the operation of the sensor in the same way as before.
Cette procédure de tests de fonctionnement du capteur prévoyant notamment qu’un signal de mesure prédéterminé soit délivré lorsque le courant d’ionisation contrôlé correspond à une charge, mesurée par l’électronique à quantificateur de charges 20, supérieure à une première valeur seuil prédéterminée, il découle de ce qui précède que ladite première valeur seuil prédéterminée, qui est définie par l’électronique à quantificateur de charges 20, est égale à sa valeur avant le changement de source d’ionisation, soit sensiblement égale à 6,5 pC, cette quantité de charges correspondant à une dose équivalente d’irradiation sensiblement égale à 50 nSv, selon les spécificités des capteurs 1 de type CIEP 51.This sensor operating test procedure provides in particular that a predetermined measurement signal is delivered when the controlled ionization current corresponds to a charge, measured by the charge quantizer electronics 20, greater than a first predetermined threshold value, it follows from the above that said first predetermined threshold value, which is defined by the charge quantizer electronics 20, is equal to its value before the change of ionization source, is substantially equal to 6.5 pC, this quantity of charges corresponding to an equivalent dose of irradiation substantially equal to 50 nSv, according to the specificities of sensors 1 of the CIEP 51 type.
Comme mentionné en introduction, la source d’ionisation radioactive 30 utilisée spécifiquement dans les capteurs de types CIEP 51 est du 137Cs. Une telle source d’ionisation 30 génère en fait un courant d’ionisation 10 élémentaire correspondant à une charge, mesurée par l’électronique à quantificateur de charges 20, inférieure à la première valeur seuil prédéterminée. L’électronique à quantificateur de charges 40, telle que celle mise en œuvre dans les capteurs de type CIEP 51, est en conséquence configurée pour intégrer dans le temps les courants d’ionisation élémentaires générés par le 137Cs.As mentioned in the introduction, the radioactive ionization source 30 used specifically in CIEP 51 type sensors is 137 Cs. Such an ionization source 30 in fact generates an elementary ionization current 10 corresponding to a charge, measured by the electronics with charge quantizer 20, lower than the first predetermined threshold value. The charge quantifier electronics 40, such as that implemented in the CIEP 51 type sensors, is therefore configured to integrate the elementary ionization currents generated by the 137 Cs over time.
L’on comprend donc que, pour que le générateur d’arcs électriques 40 génère un courant d’ionisation similaire à celui que génère la source 137Cs de ces capteurs, il est configuré pour générer un courant d’ionisation contrôlé correspondant à une charge, mesurée par l’électronique à quantificateur de charges 20, supérieure à ladite première valeur seuil prédéterminée, en émettant une pluralité d’arcs électriques. Ainsi, le générateur d’arcs électriques 40 doit être paramétré, à travers la fréquence d’émission d’arcs électriques et le choix initial de la valeur de la capacité du condensateur 44, pour générer un courant d’ionisation induisant à l’émission de chaque arc électrique la mesure par l’électronique à quantificateur de charges d’une charge d’incrémentation, le courant d’ionisation contrôlé étant la résultante de n émissions d’arc électrique et donc de n courants élémentaires qui se cumulent pour atteindre la quantité de charges correspondant à la première valeur seuil prédéterminée. Chaque courant d’ionisation élémentaire correspond à une charge, mesurée par l’électronique à quantificateur de charges 20, de préférence au moins deux fois inférieure à ladite première valeur seuil prédéterminée, de sorte qu’au moins deux arcs électriques doivent être émis par le générateur d’arcs électriques 40 pour que le courant d’ionisation contrôlé corresponde à une charge supérieure à la première valeur seuil prédéterminée. Le générateur d’arcs électriques 40 peut ainsi être configuré de sorte que chaque pluralité d’arcs électriques émis successivement pour générer un courant d’ionisation contrôlé supérieur à ladite première valeur seuil prédéterminée comprend entre 2 et 10 arcs électriques, de préférence entre 5 et 7 arcs électriques.It is therefore understood that, for the electric arc generator 40 to generate an ionization current similar to that generated by the 137 Cs source of these sensors, it is configured to generate a controlled ionization current corresponding to a charge. , measured by the charge quantizer electronics 20, greater than said first predetermined threshold value, by emitting a plurality of electric arcs. Thus, the electric arc generator 40 must be configured, through the frequency of emission of electric arcs and the initial choice of the value of the capacitance of the capacitor 44, to generate an ionization current inducing on emission of each electric arc, the measurement by the charge quantifier electronics of an incremental charge, the controlled ionization current being the result of n electric arc emissions and therefore of n elementary currents which accumulate to reach the quantity of charges corresponding to the first predetermined threshold value. Each elementary ionization current corresponds to a charge, measured by the charge quantizer electronics 20, preferably at least two times less than said first predetermined threshold value, so that at least two electric arcs must be emitted by the electric arc generator 40 so that the controlled ionization current corresponds to a charge greater than the first predetermined threshold value. The electric arc generator 40 can thus be configured so that each plurality of electric arcs emitted successively to generate a controlled ionization current greater than said first predetermined threshold value comprises between 2 and 10 electric arcs, preferably between 5 and 7 electric arcs.
La présente invention n’est cependant pas limitée à l’atteinte ou au dépassement de la première valeur seuil prédéterminée par incrémentations de la quantité de charges par une pluralité de courants d’ionisation élémentaires.The present invention is not however limited to reaching or exceeding the first predetermined threshold value by incrementing the quantity of charges by a plurality of elementary ionization currents.
Le capteur 1 selon l’invention permet donc d’assurer la même procédure de test de fonctionnement qu’avec une source radioactive. Il est à noter cependant que le coût pour ce faire est bien moindre.The sensor 1 according to the invention therefore makes it possible to ensure the same operating test procedure as with a radioactive source. It should be noted however that the cost to do this is much lower.
Un avantage de la présente invention est en effet que le générateur d’arcs électriques 40 est simple de conception, peu coûteux et facile à mettre en œuvre.An advantage of the present invention is in fact that the electric arc generator 40 is simple in design, inexpensive and easy to implement.
Le placement du générateur d’arcs électriques 40 dans la chambre d’ionisation 10 est en effet très simple. Par exemple, dans le cas où la source d’ionisation radioactive à remplacer est comprise dans la chambre d’ionisation telle qu’illustrée sur la figure 3, il suffit, avec les précautions requises, connues de l’homme du métier :The placement of the electric arc generator 40 in the ionization chamber 10 is indeed very simple. For example, in the case where the radioactive ionization source to be replaced is included in the ionization chamber as illustrated in FIG. 3, it suffices, with the required precautions, known to those skilled in the art:
- de retirer la paroi extérieure 11 de la chambre d’ionisation 10,- remove the outer wall 11 from the ionization chamber 10,
- de déposer la source d’ionisation radioactive fixée sur la chambre d’ionisation 10, et plus particulièrement fixée sur une partie métallique de la chambre d’ionisation 10,- depositing the radioactive ionization source fixed on the ionization chamber 10, and more particularly fixed on a metal part of the ionization chamber 10,
- de mettre en place le générateur d’arcs électriques 40 à proximité de l’anode 12, plus particulièrement sur une plaque de la cathode 11, par exemple au moyen d’une vis existante,to set up the generator of electric arcs 40 near the anode 12, more particularly on a plate of the cathode 11, for example by means of an existing screw,
- de raccorder un branchement 41 du générateur d’arcs électriques 40 sur une alimentation existante du capteur 1, puis- to connect a connection 41 of the electric arc generator 40 to an existing supply of the sensor 1, then
- de remettre en place la paroi extérieure 11 de la chambre d’ionisation 10.- to replace the outer wall 11 of the ionization chamber 10.
L’avantage d’une telle configuration d’alimentation en énergie électrique est de permettre de lier le fonctionnement du générateur d’arcs électriques au fonctionnement du capteur.The advantage of such an electrical power supply configuration is that it allows the operation of the electric arc generator to be linked to the operation of the sensor.
Un autre avantage de la présente invention est qu’il ne nécessite pas un fonctionnement sous atmosphère contrôlée.Another advantage of the present invention is that it does not require operation under a controlled atmosphere.
Par ailleurs, le générateur d’arcs électriques 40 est configuré pour générer un courant d’ionisation contrôlé correspondant à une charge, mesurée par l’électronique à quantificateur de charges 20, supérieure à ladite première valeur seuil prédéterminée au moins une fois toutes les cinq minutes, préférentiellement toutes les trois minutes. L’on assure ainsi un chargement régulier de l’électronique à quantificateur de charges 20 par le courant d’ionisation contrôlé, ce qui permet d’éviter l’occurrence d’un phénomène de blocage de Coulomb de l’électronique à quantificateur de charges 20. Un tel blocage peut par exemple être observé dès lors que l’électronique quantificateur de charges 20 met en œuvre un transistor, notamment à double effet de champ. Lorsqu’un tel blocage est effectif, le capteur 1 dysfonctionne et nécessite une intervention pour fonctionner de nouveau. Il importe donc d’éviter qu’un tel blocage ne survienne.Furthermore, the electric arc generator 40 is configured to generate a controlled ionization current corresponding to a charge, measured by the charge quantizer electronics 20, greater than said first predetermined threshold value at least once every five minutes, preferably every three minutes. This ensures regular charging of the charge quantizer electronics 20 by the controlled ionization current, which avoids the occurrence of a Coulomb blocking phenomenon of the charge quantizer electronics. 20. Such a blockage can for example be observed when the charge quantizer electronics 20 implements a transistor, in particular with double field effect. When such a blockage is effective, the sensor 1 malfunctions and requires intervention to operate again. It is therefore important to avoid such a blockage occurring.
Un autre avantage du dispositif objet de l’invention est de diminuer le bruit de fond par rapport à un capteur équipé d’une source radioactive. Des essais ont ainsi été réalisés pour comparer les bruits de fond d’un capteur contenant une source d’ionisation de 137Cs et d’un capteur contenant le dispositif objet de l’invention. Ceux-ci ont montré que le dispositif objet de l’invention permet de diminuer le bruit de fond d’un facteur d’environ 5 : de 4 pGy/h (3,84 pGy/h en moyenne), à un bruit de fond inférieur à 1 pGy/h (0,7 5 pGy/h en moyenne).Another advantage of the device which is the subject of the invention is to reduce the background noise compared to a sensor fitted with a radioactive source. Tests have thus been carried out to compare the background noise of a sensor containing a 137 Cs ionization source and of a sensor containing the device which is the subject of the invention. These have shown that the device which is the subject of the invention makes it possible to reduce the background noise by a factor of approximately 5: from 4 pGy / h (3.84 pGy / h on average), to background noise. less than 1 pGy / h (0.7 5 pGy / h on average).
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications.The invention is not limited to the embodiments previously described and extends to all the embodiments covered by the claims.
Dans la description qui précède, un unique générateur d’arcs 10 électriques 40 est utilisé pour émettre une pluralité d’arcs électriques. Dans la mesure où le générateur est configuré pour n’émettre qu’un arc électrique à la fois, les arcs électriques sont émis successivement. Toutefois, l’invention n’est pas limitée à cet exemple. Notamment, un même générateur 40 peut être configuré pour émettre plusieurs arcs électriques en même temps ou plusieurs 15 générateurs électriques 40 peuvent être placés dans une même chambre d’ionisation 10.In the above description, a single electric arc generator 40 is used to emit a plurality of electric arcs. Since the generator is configured to emit only one electric arc at a time, the electric arcs are emitted successively. However, the invention is not limited to this example. In particular, the same generator 40 can be configured to emit several electric arcs at the same time or several electric generators 40 can be placed in the same ionization chamber 10.
Claims (9)
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Citations (2)
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| US2818509A (en) * | 1953-09-02 | 1957-12-31 | Joseph M Johnston | Radiac survey meter |
| US20110068274A1 (en) * | 2009-09-22 | 2011-03-24 | General Electric Company | Using uv light source for self testing gas filled gamma and neutron detectors |
-
2018
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| G.D BADHWAR ET AL: "Response of a tissue equivalent proportional counter to neutrons", RADIATION MEASUREMENTS., vol. 35, no. 6, 1 December 2002 (2002-12-01), NL, pages 551 - 556, XP055559081, ISSN: 1350-4487, DOI: 10.1016/S1350-4487(01)00273-6 * |
Also Published As
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