Evolution du capteur électronique pour la dosimétrie des neutrons développé au LEPOFI

¹ Laboratoire d'électronique des polymères sous faisceaux ioniques (LEFOPI), Faculté des sciences de Limoges, 123 avenue Albert Thomas, 87060 Limoges Cedex, France
² Université de Franche-Comté, IUT Belfort-Montbéliard, rue Engel Gros, BP 527, 90016 Belfort Cedex, France

Reçu : 19 Février 1993

Résumé

La dosimétrie neutronique des personnels à l'aide de dispositifs électroniques est étudiée depuis quelques années. Ces dispositifs offrent un avantage majeur : l'obtention d'une réponse en temps réel. Après une étude de faisabilité d'un système à double diode, fondé sur l'utilisation de la méthode différentielle, le capteur (convertisseur de polyéthylène (CH₂)_n avec une implantation d'ions ¹⁰B et diode silicium) a été expérimenté dans divers champs de neutrons et modélisé afin de confirmer et compléter les mesures. La contribution des photons γ de ces champs de neutrons est la principale perturbation pour la détermination de la réponse aux neutrons. La sensibilité aux neutrons S_n est de 1 impulsion cm^-2 µSv^-1 pour les thermiques et sur la gamme d'énergie 1,5 - 5 MeV avec un seuil énergétique à 125 keV pour les particules secondaires détectées. Lorsque les équivalents de dose γ et neutron (équivalent de dose ambient H* (10)) deviennent du même ordre de grandeur, la perte de sensibilité S_n est d'autant plus grande que la composante du spectre neutronique en dessous de 500 keV est plus importante par rapport à celle au-dessus de cette énergie. La sensibilité aux photons γ (S_γ) est de l'ordre de 300 impulsions cm^-2 µSv^-1 avec un seuil de coupure à 130 keV. La modélisation du capteur a été effectuée avec un code Monte-Carlo (EGS4) pour les photons γ et un programme développé au laboratoire (PNEDIOD) pour les neutrons. Une structure adéquate utilisant tous les paramètres optimisés issus de la modélisation améliorerait la discrimination (n-γ) en divisant la sensibilité S_γ par 15. Le seuil de détection énergétique de notre système pour les neutrons serait alors inférieur à 200 keV.

Abstract

Personnel neutron dosimetry using electronic devices has been studied for many years. These devices present a major advantage,viz a real time response. After a feasibility study of a double diode device using the differential method, the sensor (boron 10 implanted polyethylene (CH₂)_n converter and silicon diode) was experimented in many neutron fields ; a mathematical model was used in order to confirm and complete measurements. The contribution of photons γ in these neutron fields is the main perturbation to determine the neutron response. The neutron sensitivity S_n is about 1 pulse cm^-2 µSv^-1 for thermal neutrons and in the energy range 1.5 - 5 MeV with an energy threshold at 125 keV for secondary particles. When neutron and photon dose equivalents (ambient dose equivalent H* (10)) reach the same magnitude, the loss of neutron sensitivity S_n is the greater as the component of the neutron spectrum under 500 keV is greater. Photon sensitivity S_γ is about 300 pulses cm^-2 µSv^-1 with an energy threshold at 130 keV. The modelisation of sensor was realized with a Monte-Carlo program (EGS4) for photons γ and a LEPOFI program (PNEDIOD) for neutrons. Thanks to an appropriate structure using optimised parameters, the (n-γ) discrimination will be improved, because of a photon sensitivity S_γ divided by 15. Under these conditions, the energy threshold of our device to neutrons will thus be lower than 200 keV.