Analyse de traces nucléaires 3-D par microscopie confocale : détermination des fonctions de réponse

• Auteur / Autrice : François Vaginay
• Direction : Michel Fromm
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Franche-Comté. UFR des sciences et techniques

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Microscopie confocale

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Résumé

La possibilité d'analyser des traces nucléaires gravées dans les Détecteurs Solides de Traces Nucléaires de type CR-39 grâce au microscope confocal est une avancée récente qui ouvre des perspectives particulièrement intéressantes. La principale originalité de cette technique de microscopie réside dans le fait qu'elle permet de travailler sur des images tridimensionnelles numériques des traces nucléaires gravées chimiquement dans le CR-39. Nous avons étudié les performances de cette nouvelle approche pour des ions légers (H, He, Li et C) avec des énergies cinétiques typiquement de l'ordre du MeV par nucléon. Dans un premier temps, nous avons déterminé les fonctions de réponse du CR-39 pour ces ions et nous avons pu montrer qu'outre un gain de temps important dans l'analyse par rapport aux méthodes traditionnelles, cette détermination est assortie d'une grande sensibilité lorsqu'elle utilise la méthode '' confocale ''. Une corrélation entre fonctions de réponse et grandeurs physiques primaires de l'interaction ion/matière, telles que le TEL, le RELw0, la dose radiale intégrée ou encore le taux d'ionisation à été recherchée. Bien que présentant, avec les fonctions de réponses expérimentales de très nettes similitudes (ce sont toutes des courbes dites de '' Bragg ''), aucune des grandeurs physiques primaires n'est cependant corrélée de façon univoque avec la fonction de réponse. Malgré cela, nous avons pu montrer qu'une identification de la nature de l'ion qui a crée la trace était possible pour la gamme d'ions utilisés, dans le domaine d'énergie préalablement cité. Par ailleurs, la méthode que nous proposons rend possible la détermination précise de l'angle d'incidence du projectile chargé. Ces performances ouvrent des perspectives à la fois pour la physique nucléaire, la radiobiologie ou encore la dosimétrie des neutrons.

The possibility of analyzing etched nuclear tracks in CR-39 Solid State Nuclear Tracks Detectors thanks to the confocal microscope is a recent headaway which opens particularly interesting perspectives. The main originality of this technique of microscopie lies in the fact that it allows to work on numeric three-dimensional images of the chemically etched nuclear tracks in CR-39. We studied the performances of this new approach for light ions (H, He, Li and C) with kinetic energy typically of the order of the MeV by nucleus. At first, we determined the response functions of CR-39 for these ions and we were able to show that besides a saving of time in the analysis with regard to the traditional methods, this determination is accompanied by a big sensibility when it uses the method '' confocale ''. A correlation between response functions and primary physical parameters of the interaction ion / material, such as the LET, the RELw0, the integrated radial Dose or still the rate of ionization was looked for. Although they present, with the experimental response functions, very clear resemblances (they are all curves said ''Bragg''), none of the primary physical parameters is however correlated in a unambiguous way to the response function. Nevertheless, we were able to show that an identification of the nature of the ion which has creates the track was possible for the range of used ions, in the field of energy beforehand quoted. Besides, the method which we propose makes possible the precise determination of the angle of incidence of the charged particle. These performances open perspectives for the nuclear physics, the radiobiology or still the neutron dosimetry.