Nouvelle approche de la dosimétrie des rayonnements ionisants par mesure de fluorescence, selon la technique du comptage de photon unique, corrélé en temps, à l’échelle nanoseconde

par Till Sohier

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Marc Jung et de Rémi Barillon.

Soutenue en 2011

à Strasbourg .


  • Résumé

    Ce travail porte sur une nouvelle approche de la dosimétrie des rayonnements ionisants par mesure de fluorescence résolue en temps. Nous avons montré qu’il était possible de corréler la dose reçue par un scintillateur à la quantité de lumière émise par celui-ci, lorsque celle-ci est mesurée selon la technique de comptage de photon unique. D’un point de vue fondamental, nous avons décrit les différents processus conduisant à l’émission de lumière par un milieu lorsque celui-ci est traversé par un rayonnement ionisant. Nous nous sommes servis, entre autres, du modèle de Voltz qui décrit le comportement temporel de l’émission de fluorescence, notamment en explicitant celle-ci comme l’addition d’un processus rapide et d’un processus différé. Le développement d’une plateforme d’expérience multimodale nous a permis de mesurer, de manière innovante, la quantité de lumière émise sous différents transferts linéique d’énergie. Cette plateforme permet notamment l’étude cinétique, à l’échelle nanoseconde sous irradiation continue et à différentes températures, des phénomènes qui sont à l’origine de la fluorescence différée. D’un point de vue dosimétrie, nos résultats montrent, d’une part, que cette méthodologie permet d’obtenir, en hadronthérapie, des profils de doses mieux définis que les méthodes de mesures traditionnellement utilisées. D’autre part, un prototype de dosimètre, également développé durant ce travail, basé sur l’utilisation de fibres optiques scintillantes, a montré des résultats prometteurs quant à la possibilité d’utiliser cette technique de mesure dans la dosimétrie X et gamma en milieu médical.

  • Titre traduit

    New approach of ionizing radiation dosimetry using the time correlated single photon counting fluorescence measurement method at a nanosecond timescale


  • Résumé

    The purpose of this study relies on a new approach of the ionizing radiation dosimetry through fluorescence measurement. We showed the existence of a correlation between the dose received by a scintillator and the quantity of light emitted using the time correlated single photon counting (TCSPC) method. From a fundamental point of view, we described the different processes taking place when a medium is irradiated, leading to fluorescence emission. We used Voltz’s theory, which explains the temporal evolution of this emission. This theory describes the light emission as an addition of two processes, a fast and a delayed component. During this study an experimental multimodal platform was developed allowing us to acquire innovative data about fluorescence emission intensity under different linear energy transfer. This platform allows us to study the delayed fluorescence mechanisms, at a nanosecond timescale and at different temperatures, under continuous irradiation. From a dosimetric point of view, we demonstrated that the TCSPC method provide a better spatial resolution in the dose measurement, within the hadrontherapy frame, than that of the conventional method. . A dosimeter prototype was also developed during this study based on scintillating optic fibers. Satisfactory results were obtained motivating us to use the prototype for medical X and gamma radiation dosimetry.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (VI-119 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 103-110

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2011;1327
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