Démélange spectral par fusion de données temporelles pour la détection rapide d'événements radiologiques par spectrométrie gamma

Temporal spectral unmixing for rapid detection of radiological events by gamma ray spectrometry

• Auteur / Autrice : Paul Malfrait
• Direction : Jérôme Bobin, Anne De Vismes Ott
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du traitement du signal et des images
• Date : Soutenance le 27/10/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département d'Électronique, des détecteurs et d'informatique pour la physique (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2017-....) - Laboratoire de Mesure de la Radioactivité de l'Environnement (Orsay)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Informatique et sciences du numérique (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Thomas Rodet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdelmjid Nourreddine, Michel Paindavoine, Marie Chabert, Fabrice Piquemal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdelmjid Nourreddine, Michel Paindavoine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Étalonnage en énergie

Spectrométrie gamma

Traitement du signal

Mots clés libres

Analyse de signal

Spectrométrie gamma

Analyse de tout le spectre

Analyse conjointe

Analyse en ligne

Calibration

Signal processing

Gamma-Ray spectrometry

Full-Spectrum analysis

Joint analysis

Online analysis

Calibration

Résumé

Cette thèse vise à améliorer les algorithmes de démélange de spectres gamma afin de pouvoir accélérer la détection d'anomalie et l'estimation des contributions des radionucléides contenus dans les filtres aérosols analysés par l'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire. Pour ce faire nous avons développé un algorithme de démélange de spectre qui analyse conjointement plusieurs mesures successives d'un même échantillon.Cet algorithme a ensuite été amélioré afin de pouvoir mener l'analyse en temps réel pendant que la mesure du spectre gamma est réalisée. Divers outils ont dû être développés en même temps que cet algorithme pour permettre d'estimer précisémment les activités des radionnucléides, notamment la calibration des signatures spectrales utilisées lors du démélange.Les résultats de ces études sont présentés dans la thèse à la fois sur des spectres simulés et sur des spectres réels issus des analyses de routine du laboratoire. La détection d'une contamination de ¹²³I à 2 Bq dans un échantillon au bout de 2 minutesde mesure illustre bien l'accélération permise par les développement de cette thèse. En effet, cette détection n'aurait pas été possible avec les outils utilisés en routine.

The aim of this thesis is to improve spectral unmixing algorithms in gamma ray spectrometry in order to speed up anomaly detection and the estimation of radionuclide contributions in aerosol filter samples analyzed by the French Institute of Radiation Protection and Nuclear Safety. To this end, we have developed an unmixing algorithm that performs joint analysis of several successive measurements of the same sample. This algorithm has been improved to enable online analysis while the gamma-ray spectrum measurement is measured. Various tools had to be developed at the same time as this algorithm to enable radionuclide activities to be estimated accurately, including calibration of the spectral signatures used during the unmixing process.The results of these studies are presented in the thesis both on simulated spectra and on real spectra from the laboratory's routine analyses. The detection of a contamination of ¹²³I at 2 Bq in a sample after 2 minutes of measurement illustrates the acceleration made possible by the developments made during this thesis. Indeed, this detection would not have been possible with the tools used routinely.