Thèse de Jessica Bahout

Amphithéâtre Pierre Glorieux - CERLA SOUTENANCE DE THÈSE de Jessica Bahout - laboratoire Phlam Fibres optiques dédiées à la détection de rayonnements ionisants : vers une dosimétrieaux extrêmes Résumé Depuis quelques dizaines d’années, la surveillance des rayonnements ionisants est particulièrement importante dans des endroits difficiles d’accès, voire dangereux, surtout en environnement sévère. La dosimétrie par fibre optique constitue une solution de choix lorsqu’une bonne résolution spatiale est recherchée, comme en radiothérapie, ou lorsque des mesures à distance dans des géométries complexes s’avèrent indispensables, comme dans le domaine nucléaire. Les matériaux qui constituent les fibres optiques ou les sondes à leur extrémité sont d’une importance cruciale car ils doivent assurer à la fois la sensibilité des composants et leur résistance vis-à-vis du rayonnement à forte dose. Lors de ce travail sur des verres de silice élaborés par voie sol-gel, une stratégie de codopage par des ions actifs (couple Ce³⁺/Tb³⁺ ou Ce³⁺/Cu⁺) a été adoptée. La présence des ions cérium permet en effet de protéger la matrice, atténuant la création de certains défauts sous irradiation X. De plus, la présence, au sein de la matrice, de deux types de centres luminescents émettant à des longueurs d’ondes différentes permet d’étendre la gamme spectrale de luminescence. Ces verres ont été tout d’abord caractérisés par différentes techniques spectroscopiques (Raman, absorption, photoluminescence, thermoluminescence) avant et après irradiations sous 1 MGy. Puis, des barreaux capillaires vitreux ont été étirés et soudés à une ou deux fibres de transport pour réaliser des mesures de radioluminescence (RL) et de luminescence optiquement stimulée (OSL) à distance sous rayons X. Concernant les barreaux codopés Cu/Ce, le signal de RL présente une réponse linéaire en fonction du débit de dose dans la gamme 13 mGy/s - 34 Gy/s, soit sur 6 décades, ce qui est inédit en dosimétrie. La linéarité de l’OSL en fonction de la dose, quant à elle, a été démontrée jusqu’à 33 Gy. Les verres codopés Ce/Tb ont montré une sensibilité similaire aux barreaux dopés Cu/Ce, en RL comme en OSL. Enfin, les premières mesures de RL sur des fibres optiques à cœurs sol-gel dopés Ce ou Cu/Ce ont ouvert la voie à leur utilisation dans des systèmes de dosimétrie à distance en environnement sévère. Mots clés : Luminescence optiquement stimulée (OSL), Radioluminescence (RL), Fibre optique, Codopage, Dosimétrie, Verres de silice sol-gel.