SURFIN ou les fibres pour la dosimétrie : un projet mené à bien avec l'ANDRA

Les capteurs fibrés à base de silice dopée présentent un grand intérêt dans le domaine de la radioprotection grâce à leur insensibilité aux interférences électromagnétiques, leur faible encombrement, leur flexibilité et la capacité de contrôle à distance. Le dopage de la silice par les éléments actifs, comme les ions Cérium (III) et/ou Cuivre (I), ainsi que par des oxydes modificateurs de réseaux comme GeO₂, permet de façonner les propriétés optiques des matériaux vitreux. Par la suite, ces dopages visent à exacerber la réponse dosimétrique des fibres optiques par leurs propriétés de thermoluminescence (TL), de luminescence stimulée optiquement (OSL) ou de radioluminescence (RL).

Les chercheurs du laboratoire PhLAM, en collaboration avec les chercheurs d’InPhyNi (Institut de Physique de Nice), du laboratoire Hubert Curien de Saint Etienne et de l’Institut de Chimie de Clermont Ferrand, ont travaillé pendant 5 ans sur le projet SURFIN (nouveaux matériaux pour la SURveillance par Fibre optique des Installations Nucléaires), financé par l’Agence Nationale pour la gestion de Déchets Radioactifs (ANDRA). Ils ont ainsi pu développer des matériaux et des fibres optiques pour la détection de rayonnements ionisants dans une large gamme de débit de dose. Leur dernière publication, parue dans le journal IEEE Sensors Journal (doi:/ 10.1109/JSEN.2023.3248802), présente des fibres optiques dopées par différentes concentrations de GeO₂, obtenues par la méthode MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition). Ces travaux démontrent l’existence d’une concentration optimale de dopant qui permet d’obtenir un capteur efficace dans la gamme de débit de dose utilisée pour la radiothérapie (10-100 mGy/sec), et ce avec une réponse stable et rapide.

Réf. Publications :

1. M. Benabdesselam et al., "Ge-doped optical fibers for passive and active radiation detection modes," in IEEE Sensors Journal, doi: 10.1109/JSEN.2023.3248802.
2. M. Cieslikiewicz-Bouet, H. El Hamzaoui, Y. Ouerdane, R. Mahiou, G. Chadeyron, L. Bigot, K. Delplace-Baudelle, R. Habert, S. Plus, A. Cassez, G. Bouwmans, M. Bouazaoui, A. Morana, A. Boukenter, S. Girard, B. Capoen, Investigation of the Incorporation of Cerium Ions in MCVD-Silica Glass Preforms for Remote Optical Fiber Radiation Dosimetry, Sensors 21 (2021) 3262 DOI: 10.3390/s21103362.
3. M. Benabdesselam, J. Bahout, F. Mady, W. Blanc, H. El Hamzaoui, A. Cassez, K. Delplace-Baudelle, R. Habert, G. Bouwmans, M. Bouazaoui, B. Capoen, Thermoluminescence Properties of RE- Doped and Co-doped Sol-gel Silica Rods. Application to Passive (OSL) and Real-time (RL) Dosimetry, IEEE Sensors Journal 21 (2021) 27465 DOI:. 10.1109/JSEN.2021.3124602.
4. M. Benabdesselam, F. Mady, A. Guttilla, W. Blanc, H. El Hamzaoui, M. Bouazaoui, N. Al Helou, J. Bahout, G. Bouwmans, B. Capoen, Investigation of thermoluminescence properties of potential fibered-OSL dosimeter materials, IEEE Transactions on Nuclear Science 67 (2020) 1663 DOI: 10.1109/TNS.2020.2971152.
5. J. Bahout, Y. Ouerdane, H. Hamzaoui, G. Bouwmans, M. Bouazaoui, A. Cassez, K. Baudelle, R. Habert, A. Morana, A. Boukenter, S. Girard, B. Capoen, Cu/Ce-co-Doped Silica Glass as Radioluminescent Material for Ionizing Radiation Dosimetry, Materials 13 (2020) 2611 DOI: 10.3390/ma13112611.
6. J. Bahout, Y. Ouerdane, H. El Hamzaoui, G. Bouwmans, M. Bouazaoui, A. Cassez, K. Baudelle, R. Habert, A. Boukenter, S. Girard, B. Capoen, Remote Measurements of X-rays Dose Rate using a Cerium-doped Air-clad Optical Fiber, IEEE Transactions on Nuclear Science 67 (2020) 1658 DOI: 10.1109/TNS.2020.2972043.
7. N. Al Helou, H. El Hamzaoui, B. Capoen, G. Bouwmans, A. Cassez, Y. Ouerdane, A. Boukenter, S. Girard, M. Bouazaoui, Optical responses of a copper-activated sol-gel silica glass under low dose and low dose rate X-ray exposures, OSA Continuum 2 (2019) 563 DOI: 10.1364/OSAC.2.000563.