FR2709002A1 - Dosimètre électrique portatif pour rayonnements ionisants. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne les dosimètres électroniques portatifs pour rayonnements ionisants qui permettent de mesurer de manière cumulative les doses de radiation reçues par la personne portant cet appareil. Elle consiste à séparer le dosimètre en deux parties, d'une part un boîtier (101) comportant au moins les organes de détection des rayonnements et les organes de traitement des signaux de ce détecteur, et d'autre part une carte à puce (102) comprenant au moins une mémoire servant à mémoriser les indications de doses déterminées au niveau des organes de mesure contenus dans les organes du boîtier. Elle permet au détenteur de la carte à puce (102) de se déplacer en permanence avec elle et de l'insérer en cas de besoin dans un boîtier (101) banalisé disponible dans tous les lieux où existe un danger d'exposition aux rayonnements ionisants.

Description

DOSIMETRE ELECTRONIQUE PORTATIF
POUR RAYONNEMENTS IONISANTS
La présente invention se rapporte aux dosimètres portatifs pour rayonnements ionisants, c1 est à dire aux appareils qui permettent de mesurer la dose de rayonnement ionisant reçue par une personne portant cet appareil, afin de pouvoir prendre les mesures de précaution nécessaires lorsque la dose reçue dépasse un seuil critique. Ces mesures consistent essentiellement à soustraire la personne à l'action de ces rayonnements.

Ceci se fait généralement par contrôle systématique des indications du dosimètre, mais on peut également prévoir un moyen d'alerte incorporé en cas de risque d'exposition à une source très intense. Les dosimètres sont utilisés bien entendu dans l'énergie nucléaire mais également en grand nombre dans toutes les installations de radiographie, en particulier médicale.

Il existe différents procédés de dosage des radiations ionisantes. Le plus simple consiste en un film photographique mis à l'abri des rayonnements lumineux et qui s' impressionne petit à petit sous l'effet des rayonnements ionisants qui traversent facilement le système de protection contre les rayons lumineux, une simple couche de papier opaque par exemple. Après le développement du film, on mesure le noircissement provenant de l'exposition aux rayonnements dangereux et on en déduit la valeur de cette exposition.

Ce procédé est sensible, précis et sûr, et l'appareil présente un faible encombrement. Malheureusement l'exploitation est longue et complexe car le traitement doit être effectué par un laboratoire spécialisé ce qui demande plusieurs semaines. En outre ce procédé ne se prête pas à une informatisation efficace des données recueillies, par exemple le cumul des doses, et l'agrégation des expositions reçues par une meme personne sur plusieurs sites différents, surtout s'ils sont situés dans des pays étrangers.

On a egalement utilisé de petites chambres d'ionisation portatives, comportant un électromètre dont le porteur peut lire lui-même les indications. Ce procédé est simple et peu coûteux, puisque l'électromètre peut être rechargé un nombre indéfini de fois par un appareil spécialisé. Il offre en outre l'avantage de sécuriser le personnel qui peut vérifier lui même à chaque instant l'exposition à laquelle il est soumis. Enfin, une panne éventuelle ne peut qu'indiquer une dose maximale et non pas une dose nulle, ce qui renforce l'impression de sécurité du porteur.

Malheureusement ce système ne peut être utilisé de manière efficace que sur un site particulièrement adapté, en raison des contraintes de recharges fréquentes et de collecte des informations préalablement à ces recharges. En outre les problèmes d'informatisation des données sont les mêmes que ceux vus précédemment.

On utilise enfin des dosimètres électroniques, dans lesquelles le rayonnement ionisant vient d'exciter un capteur électronique, du type à semi-conducteur par exemple. Les signaux de sortie de ce capteur sont ensuite traitées dans un circuit électronique qui en fait un cumul pondéré par l'énergie et mémorise ces informations. On peut disposer d'un accès immédiat à ce cumul, qui représente la dose absorbée, par exemple sur un écran de visualisation. En outre il est aisé de déclencher une alerte, en actionnant par exemple un vibreur, si la dose devient excessive ou si le flux instantané, qu'il est alors facile de mesurer, dépasse une valeur critique. Toutefois les dispositifs de ce genre actuellement disponibles ne sont pas personnalisés en fonction du porteur. En outre, les données accumulées ne sont pas protégées, aussi bien quant à leur contenu que quant à la possibilité d'accès par une personne non autorisée. Elles peuvent ainsi s'effacer ou être modifiées, volontairement ou involontairement, sans que cela se sache. En outre il n'est pas prévu de moyens permettant un traitement automatique informatisé de ces données.

Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un dosimètre électronique portatif pour rayonnements ionisants, du type comprenant un détecteur de radiations, une unité de traitement des signaux issus de ce détecteur, et une mémoire pour mémoriser la dose de radiation reçue, principalement caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier muni d'une part des organes de mesure et d'au moins une partie des organes de traitement, et d'autre part d'une interface avec un support à puce, et un support à puce associé à ce boîtier et comportant au moins une mémoire destinée à mémoriser les données concernant la dose reçue.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent
- la figure 1, une vue en coupe longitudinale d'un dosimètre selon l'invention;
- la figure 2, une vue en plan de ce dosimètre;
- la figure 3, un schéma synoptique des circuits électroniques du boîtier 101 du dosimètre de la figure 1; et
- la figure 4 une vue synoptique du support à puce, en pratique d'une carte à puce 102 insérée sur la figure 1 dans le boîtier 101.

Le dosimètre selon l'invention représenté en coupe longitudinale sur la figure 1 comprend un boîtier plat 101 de forme allongée. A l'une des extrémités de ce boîtier, on trouve une fente qui permet d'introduire une carte à mémoire 102. Les cartes à mémoire sont maintenant bien connues et elles sont même normalisées pour la plus grande partie de leurs caractéristiques.

Ces cartes, plus connues sous le nom de cartes "à puce", dont les réalisations les plus connues sont la carte téléphonique pour les cabines publiques et la carte bancaire de paiement et de retrait d'espèces, sont composées d'une carte mince en plastique dans laquelle sont insérés des circuits électroniques reliés à un connecteur qui permet les liaisons entre cette carte et des circuits extérieurs destinés à échanger des signaux avec les circuits de la carte pour mémoriser et ou traiter des données. Dans sa version initiale, la carte ne comprenait qu'une mémoire, d'où son nom de carte à mémoire. Actuellement elle peut comprendre de nombreuses fonctions, qui s'élargissent tous les jours. En particulier, outre les mémoires, la carte peut contenir des circuits de traitement du type microprocesseur permettant une gestion très sophistiquée des données qu'elle contient et de celles qui sont échangées avec l'extérieur. L'invention n'est pas limitée à une carte à puce. Le support à puce de l'invention peut être de forme différente: par exemple une clef à puce ou un jeton à puce.

Le boîtier du dosimètre contient une carte de circuit imprimé 103 sur lequel sont implantés des composants électroniques tels que 104 qui permettent de réaliser toutes les fonctions souhaitées. Ces composants comportent en particulier un détecteur de rayonnements ionisants et les circuits associés qui permettent à partir des signaux fournis par ce détecteur de déterminer le flux de rayonnement reçu par le détecteur.

Ce flux est en principe le même que celui de l'espace environnant où est situé le dosimètre. Le cas échéant ces circuits, en fonction du ou des détecteurs utilisés, peuvent analyser de manière plus fine le rayonnement reçu, en particulier quant à sa nature (rayons X ou gamma, rayonnement bêta...) et à son spectre.

Ces circuits électroniques, ainsi que la carte à puce dans la plupart des cas, sont alimentés par un jeu de piles 105 situé dans le boîtier 101, de préférence derrière une trappe permettant de changer ces piles lorsqu'elles sont usées.

Quand la carte à puce est insérée dans le boîtier, elle vient à la la fin de l'introduction établir les contacts entre son propre connecteur et un connecteur adapté 106 fixé sur le circuit imprimé 103 et formant interface. A ce même moment, un contacteur de fin de course 107 vient mettre sous tension le dosimètre et lance l'alimentation de la carte à puce par l'intermédiaire du connecteur 106. La liaison entre la carte à puce et le circuit du dosimètre est alors établie. Ce système empêche ainsi le dosimètre de fonctionner en l'absence de la carte à puce, pour des raisons de sécurité.

A titre d'option, le dosimètre pourra comporter, incorporé dans son boîtier, un dispositif d'affichage, du type à cristaux liquides par exemple, qui permettra de visualiser entre autres le flux instantané des radiations détectées. Ce dispositif d'affichage permettra également d'afficher une indication d'erreur dans différentes situations, en particulier lorsque la carte n'est pas insérée dans le boîtier et lorsque les piles sont proches de leur fin de vie.

On pourra également prévoir un clavier permettant de sélectionner différentes fonctions, en particulier la nature des informations affichées sur le dispositif de visualisation. Cette sélection pourra être protégée par une procédure adéquate, telle que l'usage d'un mot de passe.

On pourra enfin disposer dans le boîtier un vibreur qui permettra d'alerter le porteur du dosimètre d'un défaut, en particulier d'un dépassement de dose ou d'une augmentation brutale de flux.

Les données provenant des circuits de traitement du boîtier du dosimètre seront transférées à la carte à puce où elles seront mémorisés dans des circuits de mémoire. Ces mémoires pourront ensuite être lues dans un lecteur permettant de traiter ces données de manière à obtenir les informations spécifiques au porteur, et éventuellement un certain nombre d'informations statistiques sur l'ensembles des porteurs de dosimètres.

Dans sa version la plus simple, le système pourrait donc comporter simplement une carte à puce uniquement à mémoire, dans laquelle les informations seraient transférées ou mémorisées d'une manière au moins semi-permanente, de manière à pouvoir être conservées jusqu'à la lecture par le dispositif de collecte. Ces mémoires pourraient être aussi bien inscriptibles de manière permanente ou inscriptibles électriquement puis effaçables. Cette version très simple n'offre bien entendu pas un degré de sécurité très important.

L'invention propose alors, pour obtenir une meilleure sécurité, d'utiliser une carte à puce du type comprenant des moyens de traitement, un microprocesseur par exemple, permettant de crypter les transferts de données entre la carte à puce et l'extérieur. Ce cryptage s'effectuera de préférence au moins au niveau du boîtier du dosimètre, de façon à ce que les données mémorisées provenant de celui-ci soit sûres. Il pourra être utilisé en outre au niveau du lecteur extérieur, de manière à éviter premièrement que ces données ne soient détériorées par une action extérieure à l'aide d'un lecteur adaptable à la carte à puce, et deuxièmement que ces mêmes données ne soient lues par n'importe qui.

Les dispositifs de protection logique permettant d'obtenir ce type de protection sont bien connus et utilisent des algorithmes de cryptage avec clefs publiques et/ou privées qui sont connus dans dans l'art et qui permettent une protection tout à fait efficace.

En outre on prévoira aussi de préférence un système de protection physique des données permettant d'éviter toute tentative de lecture ou de modification frauduleuses des informations contenues dans la carte à puce, par exemple par démontage physique de celle-ci et des circuits intégrés qui y sont contenus.

L'invention propose également de mémoriser dans la carte à puce certaines données de réglage du dosimètre, qui seront transmises aux circuits du boîtier, par exemple la nature des informations à inscrire dans la mémoire, et leur format d'écriture.

De même les circuits du boîtier comportent une horloge temps réel produisant un signal représentatif de la date. A chaque enregistrement de la mesure d'une dose dans la mémoire de la carte, on mémorise également la date à laquelle cet enregistrement est effectué.

En outre l'invention propose < à titre de variante, de personnaliser la carte à puce en fonction de la personne destinée à porter le dosimètre. Pour cela on peut, comme représenté sur la figure 3, personnaliser de manière graphique cette carte en imprimant sur sa face visible à travers une fenêtre transparente 108 du boîtier 101 par exemple la photographie 201 du porteur, ainsi qu'un certain nombre d'indications graphiques 202 telles que le nom, le prénom, un numéro d'identification de la carte... L'ensemble boîtier 101 plus carte 102 se présentera donc comme représenté sur la figure 2, et pourra servir également de badge de sécurité. Ainsi la personne ayant à circuler dans une enceinte d'accès réservé, en particulier à cause des rayonnements ionisants présents dans cette enceinte, portera de manière apparente le dosimètre, à la manière d'un badge de sécurité comme il est usuel d'en porter. Le port obligatoire de ce badge impliquera alors la mise en fonctionnement du dosimètre à cause de la présence de la carte. Cette mise en fonction est tout a fait nécessaire mais difficilement contrôlable dans les dispositifs habituels. En outre, le dispositif d'affichage du dosimètre pourra indiquer à tout un chacun le bon fonctionnement de celui-ci et éventuellement un dépassement de dose, ou surtout de flux, susceptible d'affecter tout autant une personne de rencontre dans la zone protégée. L'attention de cette personne sera attirée plus facilement que celle du porteur, qui n'a pas en permanence son dosimètre sous les yeux.

En outre les données ainsi imprimées sur la carte peuvent être aussi mémorisées de manière inaltérable dans les mémoires de celle-ci, y compris la photo qui peut, après numérisation, être comprimée de manière très importante avec les techniques actuellement disponibles, de manière à n'occuper qu'un espace réduit dans la mémoire. On peut aussi ajouter d'autres informations, y compris des informations confidentielles qui ne doivent pas être imprimées et qui ne sont le cas échéant même pas à la disposition du titulaires de la carte.

Cette carte à puce peut ainsi constituer en quelques sorte le passeport nucléaire, ou encore le dossier dosimètrique du porteur. Ceci permet de la transporter d'un site de travail à un autre, ce qui est particulièrement pratique pour du personnel de maintenance ou des experts amenés à se déplacer fréquemment, y compris à travers le monde. Le porteur de la carte insérera alors celle-ci dans un boîtier banalisé qui sera mis à sa disposition à son arrivée dans le centre protégé. La carte pourra alors cumuler les doses reçues avec celles enregistrées précédemment.

Compte tenu des capacités actuelles des mémoires intégrées, et des possibilités d'insertion d'un grand nombre de celles-ci dans une seule carte, on peut même envisager que la carte serve au porteur pendant toute sa vie professionnelle. En mémorisant simultanément des données de date, et même d'heure, ce qui est très facile en utilisant une horloge intégrée au boîtier, on pourra ainsi reconstituer à tout instant un historique de l'exposition du porteur aux radiations ionisantes. Une telle possibilité est particulièrement précieuse en matière médicale, car on sait que les effets dans le temps des radiations ionisantes sont loin d'être totalement connus.

La description précédente a été faite jusqu'ici dans le cadre où l'essentiel des moyens de traitement étaient contenus dans le boîtier destiné à recevoir la carte. Mais il est tout à fait possible de concevoir une répartition différente de ces moyens de traitement entre le boîtier et la carte.

On a représenté sur la figure 3 le synoptique d'un exemple de réalisation de l'électronique d'un boîtier de dosimètre tel que le boîtier 101.

L'ensemble du traitement est effectué par un microprocesseur 301 qui est relié à une mémoire 302, laquelle comprend une partie de mémoire morte comprenant le programme d'exploitation du microprocesseur, et une partie de mémoire vive destinée à recevoir les données variables. Ce microprocesseur reçoit les signaux de sortie d'un détecteur de radiations 303, de type à semi-conducteur par exemple. Ces signaux sont numérisés dans cet exemple au niveau du microprocesseur.

La liaison avec le connecteur 106 pour carte à puce se fait par l'intermédiaire d'un circuit d'interface spécialisé connu 305.

En outre, sur les ports d'entreelsortie du microprocesseur, on dispose d'un clavier 306, d'un afficheur à cristaux liquides 307 et d'un vibreur 308.

A titre de variante, on a représenté sur cette figure 3 un dispositif de transmission à distance 309, relié à un port du microprocesseur et fonctionnant par voie hertzienne par exemple. Ce dispositif permet de transmettre des données, en particulier les indications de flux de radiations, à un récepteur centralisé situé par exemple dans le site où opère le porteur du dosimètre. Inversement ce dispositif centralisé peut transmettre des informations particulières aux récepteurs. Ces informations particulières sont alors traités par le microprocesseur 301. Dans le sens dosimètre vers l'unité centrale, ceci permet par exemple de contrôler en permanence le flux de radiations, afin par exemple de déclencher une alerte centralisée. On peut également transmettre des données particulières, telles que les références du badge, afin de contrôler par exemple l'accès aux différentes zones de l'installation. Le dosimètre est alors intégré dans le système de contrôle d'accès du site.

Inversement, l'unité centrale pourra transmettre vers le dosimètre des informations diverses, telles qu'un signal permettant d'actionner le vibreur 308 en cas de danger ou de tentative d'accès à une zone non autorisée, ou bien des données qui seront mémorisées dans la mémoire de la carte à puce associée au boîtier et indiquant par exemple la localisation du porteur dans le site. Associées a l'heure et à la date, toutes ces informations pourront se révéler intéressantes par la suite en corrélation éventuelle avec les informations de même nature contenues dans les cartes d'autres porteurs, afin par exemple de pouvoir corréler des indications pouvant déceler de manière rétrospectives un incident de fonctionnement survenu dans un endroit donné et à une date donnée.

On a également représenté sur la figure 4 le schéma synoptique d'une carte à puce 102 munie de contacts normalisés 404. Ces contacts sont réunis à un microprocesseur 401, qui permet de gérer le fonctionnement de la carte en liaison avec le microprocesseur 301 du boîtier. Comme on l'a décrit plus haut, ces microprocesseurs gèrent notamment les liaisons entre eux par l'intermédiaire des contacts 106 et 404 en cryptant ces liaisons.

Le microprocesseur 401 est réuni à une mémoire morte 402 qui contient son programme de fonctionnement, et il est également réuni à une mémoire réinscriptible 412, du type EEPROM par exemple, qui permet de mémoriser les différentes données qui seront ensuite lues dans le lecteur spécialisé à cet effet. A titre de variante, cette mémoire peut être divisée en N zones permettant de séparer plus facilement les données en fonction de leur nature.

La description précédente a été faite en fonction de l'utilisation d'une carte à puce du type carte bancaire ou téléphonique.

L'invention s'étend également à l'utilisation d'autres types de cartes à puces, en particulier celles du type PCMCIA, qui sont maintenant bien connues et normalisées et qui permettent des applications plus étendues et plus professionnelles que les cartes du type bancaire.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Dosimètre électronique portatif pour rayonnements ionisants, du type comprenant un détecteur de radiations (303), une unité de traitement (301) des signaux issus de ce détecteur, et une mémoire (302) pour mémoriser la dose de radiation reçue, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (101) muni d'une part des organes de mesure (303) et d'au moins une partie des organes de traitement (301), et d'autre part d'une interface avec un support à puce, et un support à puce (102) associé à ce boîtier et comportant au moins une mémoire (412) destinée à mémoriser les données concernant la dose reçue.

2. Le dosimètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support à puce (102) comprend des moyens de traitement (401) permettant, en liaison avec les moyens de traitement du boîtier (301), de protéger l'échange des données entre le boîtier et le support à puce, ainsi que le contenu de la mémoire (402) du support à puce.

3. Le dosimètre selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (107) pour mettre en fonctionnement le dosimètre seulement lorsque le support à puce (102) est inséré dans le boîtier (101).

4. Le dosimètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le boîtier (101) comprend au moins une fenêtre transparente (108) permettant de laisser apparaître au moins une partie de l'une des faces du support à puce (102).

5. Le dosimètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support à puce (102) supporte des données graphiques (202), notamment pour identifier le propriétaire du support à puce, lisibles optiquement à travers la fenêtre transparente (108).

6. Le dosimètre selon la revendication 5, caractérisé en ce que la mémoire (412) du support à puce (102) est adaptée à mémoriser des données d'identification du propriétaire du support à puce, ces données reprenant au moins une partie des données graphiques portées par la face du support à puce lisibles à travers la fenêtre transparente (108).

7. Le dosimètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la mémoire (402) du support à puce (102) est adaptée à contenir des paramètres destinés à définir des réglages du fonctionnement du dosimètre.

8. Le dosimètre selon la revendication 7, caractérisé en ce que ces paramètres comprennent la nature des informations à inscrire dans la mémoire (412) et leur format d'écriture.

9. Le dosimètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la mémoire (402) du support à puce (102) est adaptée à contenir des informations relatives à la date d'une mesure de dose.

10. Le dosimètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le boîtier (101) comprend en outre un afficheur (307) permettant d'afficher au moins une partie des données traitées et/ou mémorisées dans le dosimètre, éventuellement à l'aide d'une procédure protégée.

11. Le dosimètre selon la revendication 10, caractérisé en ce que le boîtier (101) comprend en outre un clavier (306) permettant de commander certaines fonctions du dosimètre, en particulier le fonctionnement de l'affichage (307).

12. Le dosimètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le boîtier (101) comprend en outre un vibreur (308) destiné à alerter le porteur du dosimètre, notamment en cas d'excès de rayonnement ionisant.

13. Le dosimètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de transmission (309) sans contact permettant de transmettre à distance au moins dans un sens des données entre le dosimètre et une unité extérieure.

14. Le dosimètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le support à puce est une carte à puce.