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Ministère de l’Enseignement supérieur *** * ***
Université du 7 Novembre à Carthage *** * ***
Institut National des Sciences Appliquées et de Technologie
Projet de fin d’Etudes
Pour l’obtention du :
Diplôme National d’Ingénieur
Filière : Chimie industrielle
Sujet :
L’EFFET DU RAYONNEMENT GAMMA SUR LE SUCRE : APPLICATION EN DOSIMETRIE
NUCLEAIRE
Réalisé par : Siwar HORCHANI
Entreprise d’accueil :
Centre National des Sciences et Technologies et Nucléaires (CNSTN)
Soutenu le : 25/01/2007
Responsables CNSTN : Mr. Khaled FARAH Mr. Ahmed Hichem HAMZAOUI Responsable INSAT : Dr. Jamel Eddine BELGAIED
Année Universitaire : 2006/2007
CNSTN-INSAT
1
Table des MatièresTable des MatièresTable des MatièresTable des Matières
Dédicace Remerciement Table des matières 1 Table des illustrations 6 Table des tableaux 12
PrésentationPrésentationPrésentationPrésentation Introduction générale 13
1. Présentation du Centre National des Sciences et Technologies Nucléaires (CNSTN) 15
1.1. Présentation et mission de la CNSTN 15
1.2. Liste des prestations 16
2. Unité pilote de traitement par rayonnements ionisants 17
2.1. Mission : Prestation de Services 17
2.2. Unité de radiotraitement 17
2.2.1. Présentation Générale et Missions 17
2.2.2. Unité de Radiotraitement GAMMA 18
Chapitre 1 : Notions fondamentales de la dosimétrie des Chapitre 1 : Notions fondamentales de la dosimétrie des Chapitre 1 : Notions fondamentales de la dosimétrie des Chapitre 1 : Notions fondamentales de la dosimétrie des rayonnements ionisantsrayonnements ionisantsrayonnements ionisantsrayonnements ionisants
1. Les rayonnements ionisants 20
1.1. Définition 20
1.1.1. Les rayonnements directement ionisants : 20
1.1.2. Les rayonnements indirectement ionisants 20
1.2. Les photons 21
1.3. Les sources de rayonnements ionisants 21
1.3.1. Loi de l’émission radioactive : 21
1.3.2. Activité radioactive : 22
1.3.3. Les sources de rayon bêta : 22
1.3.4. Les sources de rayon gamma : L’ioniseur gamma 22 1.3.4.1. Présentation 22
CNSTN-INSAT
2
1.3.4.2. Les irradiateurs au Césium 137 23 1.3.4.3. Les irradiateurs au cobalt 60 24
2. La dosimétrie des particules 25
2.1. Définition 25
2.2. Les dosimètres absolus 25
2.2.1. Calorimétrie 26
2.2.2. Dosimètres chimiques 26 2.2.2.1. Dosimètre de Fricke 26 2.2.2.2. Dosimètres à base de polymères 27 2.2.2.3. Dosimètres à radicaux libres 27 2.2.2.4. Dosimétrie en phase gazeuse 27
2.3. Les dosimètres relatifs 27
3. Le rôle de la dosimétrie 28
4. Grandeurs dosimétriques 29
4.1. Kerma « K» 29
4.2. La dose absorbée 29
4.3. Le débit de dose absorbée 30
Chapitre 2 : Revue de littératureChapitre 2 : Revue de littératureChapitre 2 : Revue de littératureChapitre 2 : Revue de littérature
1. Introduction 31
2. Les principales méthodes utilisées dans les travaux de recherche sur le sucre comme application dosimétrique 31
2.1. La polarimétrie 31
2.1.1. Principe de la méthode 31
2.1.2. Etude dosimétrique du sucre par polarimétrie 32
2.2. La chimiluminescence 32
2.2.1. Principe de la méthode 32
2.2.2. Etude dosimétrique du sucre par la chimiluminescence 32
2.3. La spectroscopie infrarouge 34
2.3.1. Principe de la méthode 34
2.3.2. Etude dosimétrique du sucre par spectroscopie IR 35
CNSTN-INSAT
3
2.4. La résonance paramagnétique électronique 37
2.4.1. Principe de la méthode 37
2.4.2. Etude dosimétrique du sucre par la résonance paramagnétique électronique 38
2.5. La spectroscopie UV Visible 41
2.5.1. Principe de la méthode 41
2.5.2. Etude dosimétrique du sucre par la spectroscopie UV visible 42
3. Conclusion 46
Chapitre 3 : Méthodes et matérielsChapitre 3 : Méthodes et matérielsChapitre 3 : Méthodes et matérielsChapitre 3 : Méthodes et matériels
1. Introduction 48
2. Méthodes 48
2.1. La conductivité électrique 48
2.1.1. La conductivité σ d’une solution 48
2.1.2. Conductance G 49
2.1.3. Conductivité équivalente 49
2.1.4. Nombre de transport t 50
2.1.5. La conductimètrie 51
2.2. La conductivité à haute fréquence 51
2.2.1. Introduction 51
2.2.2. Conductivité, impédance 52
2.2.3. Principe de la méthode 52
2.2.4. Instrumentation 52
2.2.5. Les cellules de mesure 54
2.2.6. Méthodes de détermination des caractères diélectriques des échantillons 54
2.3. La pH-métrie 56
2.3.1. Définition du pH 56
2.3.2. Mesure du pH : électrode de verre 57
2.4. La spectroscopie UV 58
2.4.1. Le spectre électromagnétique 58
CNSTN-INSAT
4
2.4.2. L’absorption d’un rayonnement 59
2.4.3. Les spectres d’absorption : 60
2.5. Travail sur les pics 61
2.5.1. Traitement manuel 61
2.5.2. Traitement automatisé 63
3. Matériel 64
3.1. Les sucres 64
3.1.1. Les glucides 64
3.1.2. Le saccharose 66
3.1.3. Le sucre utilisé 67
3.2. L’irradiateur semi industriel aux rayonnements gamma au 60Co 67
3.3. Les irradiations et les conditions de conservation 68
3.4. Le conductimètre et le pH-mètre 68
3.5. L’oscillotitrateur 69
3.6. Le spectrophotomètre 70
4. Conclusion 70
Chapitre 4 : Résultats et DiscussionChapitre 4 : Résultats et DiscussionChapitre 4 : Résultats et DiscussionChapitre 4 : Résultats et Discussion
1. Introduction 71
2. La conductivité électrique 71
2.1. Introduction 71
2.2. Effet de la concentration 71
2.3. Effet de la dose 74
2.3.1. La conductivité à basse fréquence 74
2.3.2. La conductivité à haute fréquence 74
2.4. Stabilité post-irradiation 76
2.4.1. Conductivité électrique 76
2.4.2. La conductivité à haute fréquence 77
2.5. Conclusion 78
3. La pH-métrie 79
CNSTN-INSAT
5
3.1. Introduction 79
3.2. Effet de la concentration 79
3.3. Effet de la dose 82
3.4. Stabilité post-irradiation 84
3.5. Conclusion 85
4. L’absorbance UV visible 86
4.1. Introduction 86
4.2. Effet de la concentration 90
4.3. Effet de la dose 91
4.4. La stabilité post irradiation 99
4.5. Conclusion 101
5. Calcul d’incertitude 102
6. Conclusion 104
Conclusion générale et perspective 106 Bibliographie 108
CNSTN-INSAT
6
Table des illustrations Table des illustrations Table des illustrations Table des illustrations
Figure 1. La variation de l’intensité de la chimiluminescence de granulés de sucre
irradié par une source gamma (60Co) en fonction de la dose
Figure 2. La variation de l’intensité de la chimiluminescence du sucre irradié et non
irradié en fonction du temps de stockage
Figure 3. Modes de vibration moléculaire. (Le signe + indique un mouvement du plan
de la page vers le lecteur ; le signe – indique que l’on s’éloigne)
Figure 4. Le spectre d’absorption montrant les caractéristiques des pics dans la région
1400-2500 nm pour les cristaux du sucre espagnol non irradié
Figure 5. La variation de l’intensité des bandes d’absorption optique en fonction de la
dose de radiation gamma appliquée
Figure 6. Le spectre d’absorption optique du fructose en poudre non irradié dans la
région 1400-2500 nm
Figure 7. Spectre RPE du sucre mexicain sous sa forme cristalline suite à son irradiation
par un rayonnement gamma et pour une dose D=10 kGy
Figure 8. La variation du signal RPE en fonction de la dose du rayonnement gamma
appliquée aux cristaux de sucre mexicain
Figure 9. La variation du signal RPE en fonction de la dose du rayonnement gamma
appliquée au saccharose (courbe A) et au Dextrose (courbe B)
Figure 10. La variation du signal RPE en fonction de la dose appliquée d’un
rayonnement gamma d’une source au 60Co pour le saccharose (1), le fructose
(2) et le glucose (3)
Figure 11. La variation du spectre UV Visible d’une solution de sucre espagnol irradié et
non irradié en fonction de la dose du rayonnement gamma de source 60Co au
appliquée
Figure 12. Spectres UV Visible d’une solution de sucre irradié en fonction de 3 doses
différentes du rayonnement gamma d’une source au 60Co
Figure 13. La réponse en absorbance UV d’une solution de sucre irradié par un
rayonnement gamma d’une source au 60Co en fonction de la dose à la
température ambiante (a) et après un chauffage pendant une heure à 70°c
Figure 14. Spectre UV des solution de concentration 2%(m/m) irradiée par un
rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une dose D=12 kGy de
CNSTN-INSAT
7
saccharose (1), fructose (2) et glucose (3) immédiatement après dissolution à
une température T=300K
Figure 15. La variation de l’absorbance en UV de solution de concentration 2% (m/m) de
saccharose (à 267 nm) et de fructose (à 286nm) irradiés à l’état solide juste
après dissolution en fonction du temps
Figure 16. La variation de l’absorbance d’une solution de fructose de concentration
2%(m/m) irradié par un rayonnement gamma de source au 60Co en fonction de
la dose reçue
Figure 17. La variation de l’absorbance d’une solution de fructose de concentration 2%
(m/m) irradié par un rayonnement gamma de source au 60Co en fonction de la
dose appliquée en fonction du temps de stockage en solution : (1)
immédiatement après dissolution, (2) après 3 jours et (3) après 5 jours
Figure 18. La variation de l’absorbance à 286 nm d’une solution de fructose irradié par une
dose D=5,5 kGy de rayonnement gamma de source au 60Co en fonction de la
concentration
Figure 19. La chaîne instrumentale de la mesure de l’impédance.
Figure 20. Modèle de Warburg décrivant l'interface milieu électrode
Figure 21. La cellule de mesure de la conductivité à haute fréquence
Figure 22. La distribution du potentiel dans les microcellules
Figure 23. Modélisation sous Femlab des lignes de champ pour des électrodes planaires
dans le réservoir du fluide étalon. La densité de courant permet de remonter
aux caractéristiques diélectriques en fonction du facteur de forme de la cellule
Figure 24. Matrice d'électrodes microniques platinisées destinées à la mesure multiplexée
d'impédance E : Champs électrique, I : courant électrique, J : densité
électrique.
Figure 25. Electrode de verre
Figure 26. Les principales régions spectrales
Figure 27. Atténuation de la puissance d’un faisceau en passant par une solution
absorbante de concentration C
Figure 28. Molécule de saccharose
Figure 29. Plan architectural de l’unité de radiotraitement du CNSTN à Sidi-Thabet.
Figure 30. Analyseur électrochimique CONSORT C931.
Figure 31. Oscillotitrateur à haute fréquence.
CNSTN-INSAT
8
Figure 32. La variation de la conductivité des solutions de sucre irradié sous sa forme
solide en fonction de la concentration, trois et dix jours après l’irradiation
Figure 33. La variation de la conductivité des solutions de sucre irradié sous sa forme
solide en fonction de la concentration, trois jours après l’irradiation par une
source au 60Co, D=20 kGy
Figure 34. La variation de la conductivité d’une solution de sucre irradié sous sa forme
solide en fonction de la concentration, dix jours après l’irradiation par une
source au 60Co, D=20 kGy
Figure 35. La variation de la conductivité d’une solution de sucre 20%(m/m) en fonction
de la dose appliquée au sucre irradié sous sa forme solide par une source au 60Co, 3 jours après l’irradiation
Figure 36. La variation de la tension aux bornes de l’électrode de l’Oscillotitrateur d’une
solution de sucre 20%(m/m) en fonction de la dose appliquée au sucre irradié
sous sa forme solide par un rayonnement gamma d’une source au 60Co, 3 jours
après l’irradiation
Figure 37. La variation de la conductivité de deux solutions de sucre irradié sous sa
forme solide par un rayonnement gamma d’une source au 60Co, de
concentration 20% (m/m) pour les doses 20 et 9 kGy au cours du temps
Figure 38. La variation de la tension aux bornes de l’électrode de l’Oscillotitrateur d’une
solution de concentration 20%(m/m) de sucre irradié par un rayonnement
gamma d’une source au 60Co pour une dose D=20 kGy et pour différents
temps de stockage à l’état solide
Figure 39. La variation du pH des solutions de sucre irradié sous sa forme solide par un
rayonnement gamma d’une source au 60Co en fonction de la concentration
pour une dose D=20kGy, trois et dix jours après l’irradiation
Figure 40. La variation de la concentration des protons présents dans des solutions de
sucre irradié sous sa forme solide en fonction de la concentration pour une
dose D=20kGy, pour les durées de stockage de trois et dix jours après
l’irradiation par une source au 60Co
Figure 41. La variation de la concentration des protons présent dans des solutions de
sucre irradié sous sa forme solide en fonction de la concentration pour une
dose D=20kGy, trois jours après l’irradiation par un rayonnement gamma
d’une source au 60Co
CNSTN-INSAT
9
Figure 42. La variation de la concentration des protons présent dans des solutions de
sucre irradié sous sa forme solide en fonction de la concentration pour une
dose D=20kGy, dix jours après l’irradiation par un rayonnement gamma d’une
source au 60Co
Figure 43. La variation du pH des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma
d’une source au 60Co sous sa forme solide en fonction de la dose appliquée
trois jours après l’irradiation pour une concentration 20%(m/m)
Figure 44. La variation de la concentration des protons dans des solutions de sucre
irradié sous sa forme solide en fonction de la dose appliquée trois jours après
l’irradiation par un rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une
concentration de 20%(m/m)
Figure 45. La variation du pH d’une solution de sucre irradié sous sa forme solide de
concentration 20%(m/m) au cours du temps (minutes) 20 minutes après son
irradiation par un rayonnement gamma d’une source au 60Co et juste après sa
mise en solution pour les doses 9 et 20kGy.
Figure 46. La variation du pH d’une solution de sucre irradié sous sa forme solide de
concentration 20%(m/m) au cours du temps (jours) 20 minutes après son
irradiation par un rayonnement gamma d’une source au 60Co et juste après sa
mise en solution pour les doses 9 et 20 kGy
Figure 47. Le spectre UV d’une solution de saccharose non irradié de concentration
20%(m/m)
Figure 48. Le spectre UV des solutions de saccharose de concentration 20%(m/m) non
irradié et irradié pour la dose D=20 kGy par un rayonnement Gamma d’une
source au 60Co
Figure 49. Spectres UV des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une
source au 60Co en fonction de la concentration pour la dose D=20 kGy
Figure 50. Spectres UV des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une
source au 60Co en fonction de la concentration pour la dose D=70 kGy
Figure 51. La variations de l’absorbance maximale d’une solution de sucre irradié par un
rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une dose D=20 kGy en
fonction de la concentration pour les longueurs d’onde : λmax1 = 198 nm et
λmax2 =264 nm
Figure 52. La variations de l’absorbance maximale d’une solution de sucre irradié par un
rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une dose D=70 kGy en
CNSTN-INSAT
10
fonction de la concentration pour les longueurs d’onde : λmax1 = 198 nm et
λmax2 =264 nm
Figure 53. Spectres UV des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une
source au 60Co de concentration 20% (m/m) pour plusieurs doses
Figure 54. Spectres UV des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une
source au 60Co de concentration 20% (m/m) pour les petites doses
Figure 55. Spectres UV des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une
source au 60Co de concentration 20% (m/m) pour les fortes doses
Figure 56. La variation de l’absorbance d’une solution de sucre irradié par un
rayonnement gamma au 60Co de concentration 20%(m/m) à deux longueurs
d’onde : 198 et 264 nm en fonction de la dose appliquée
Figure 57. La déconvolution du spectre UV d’une solution de sucre irradié de
concentration 20%(m/m) par un rayonnement gamma d’une source au 60Co
Figure 58. La variation de la hauteur des deux pics en fonction de la dose appliquée d’un
rayonnement gamma de source au 60Co pour des solution de sucre irradié de
concentration 20%(m/m). H1 : La hauteur du pic à 198 nm, H2 : La hauteur du
pic à 264 nm
Figure 59. La variation de la largeur à mi-hauteur des deux pics en fonction de la dose
appliquée d’un rayonnement gamma de source au 60Co pour des solution de
sucre irradié de concentration 20%(m/m) concentration 20%(m/m) après la
déconvolution des pics. L1 : La largeur à mi-hauteur du pic à 198 nm, L2 : La
largeur à mi-hauteur du pic à 264 nm
Figure 60. La variation de l’air des deux pics en fonction de la dose appliquée d’un
rayonnement gamma de source au 60Co pour des solution de sucre irradié de
concentration 20%(m/m) concentration 20%(m/m) après la déconvolution des
pics. Aire 1 : Aire du pic à 198 nm, Aire 2 : Air du pic à 264 nm
Figure 61. La variation du rapport des hauteurs des deux pics en fonction de la dose
appliquée d’un rayonnement gamma de source au 60Co pour des solution de
sucre irradié de concentration 20%(m/m) après la déconvolution des pics. H1 :
La hauteur du pic à 198 nm, H2 : La hauteur du pic à 264 nm
Figure 62. La variation du rapport des largeurs à mi-hauteur des deux pics en fonction
de la dose appliquée d’un rayonnement gamma de source au 60Co pour des
solution de sucre irradié de concentration 20%(m/m). L1 : La largeur à mi-
hauteur du pic à 198 nm, L2 : La largeur à mi-hauteur du pic à 264 nm
CNSTN-INSAT
11
Figure 63. La variation du rapport des aires des deux pics en fonction de la dose
appliquée d’un rayonnement gamma de source au 60Co pour des solution de
sucre irradié de concentration 20%(m/m). Aire 1 : Aire du pic à 198 nm, Aire
2 : Air du pic à 264 nm
Figure 64. Le spectre UV des solutions de concentration 20%(m/m) de sucre irradié par
un rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une dose D=20 kGy et
pour différents temps de stockage à l’état solide
Figure 65. La variation de l’absorbance maximale à 264 nm d’une solution de
concentration 20%(m/m) de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une
source au 60Co pour une dose D=20 kGy et pour différents temps de stockage à
l’état solide
CNSTN-INSAT
12
Table des tableauxTable des tableauxTable des tableauxTable des tableaux
Tableau.I : Les principaux isotopes émetteurs de rayons gamma Tableau.II : Mesures de a conductivité et du pH de solution de sucre irradié sous sa
forme solide par un rayonnement gamma d’une source au 60Co de concentration 20%(m/m) pour différentes doses sous les conditions de répétabilité.
CNSTN-INSAT PrésentationPrésentationPrésentationPrésentation
13
Introduction générale
L’utilisation des rayonnements ionisants dans le domaine agroalimentaire
(conservation de la nourriture), médical et pharmaceutique (stérilisation contre les
microorganismes pathogènes), biologique (stérilité de certaines insectes) et dans
d’autres applications est devenue de plus en plus répandue. D’où la nécessité de
mettre en évidence un dosimètre ou un système de dosimétrie simple à préparer et à
utiliser, facilement disponible, bon marché, précis et ne donnant pas de changements
de comportement considérable après irradiation.
Le sucre, en général, et spécialement le saccharose présente des propriétés
intéressantes suite à son irradiation par un rayonnement ionisant. En effet il donne
des réponses proportionnelles à la dose reçue, en plus de sa disponibilité, son bas
coût et sa simple manipulation le rendent un bon dosimètre des rayonnements
gamma d’une source au 60Co.
Dans le cadre de ce projet, nous avons entrepris une série d’expériences sur le
saccharose vendu tunisien pour étudier son comportement suite à son irradiation par
un rayonnement gamma d’une source au 60Co afin de l’utiliser comme dosimètre
pour déterminer la dose reçue qui s’étend de 0,5 à 58 kGy. Nous avons étudié le
comportement du saccharose irradié sous sa forme solide puis mis en solution et la
dépendance de la réponse qu’il donne (conductivité à basse et à haute fréquence, pH
et absorbance dans le domaine UV) de la concentration et la dose appliquer, en plus
de sa stabilité lorsqu’il est en solution ou dans son état solide.
Ce travail comportera un chapitre de présentation de l’organisme d’accueil de
ce travail : Le CNSTN : Le centre national des sciences et de technologie nucléaire.
Dans le premier chapitre nous allons présenter les notions fondamentales de la
dosimétrie. Le deuxième chapitre résumera quelques méthodes ayant été utilisées
dans l’étude du sucre comme dosimètre. Le troisième chapitre portera sur les
méthodes, traitement et le matériel utilisés lors de cette recherche. Dans le dernier
CNSTN-INSAT PrésentationPrésentationPrésentationPrésentation
14
chapitre nos allons présenter, exploiter et interpréter les résultats expérimentaux.
Nous allons terminer par une conclusion.
CNSTN-INSAT PrésentationPrésentationPrésentationPrésentation
15
1. Présentation du Centre National des Sciences et
Technologies Nucléaires (CNSTN)
11..11.. PPrréésseennttaattiioonn eett mmiissssiioonn ddee llaa CCNNSSTTNN
Le Centre National des Sciences et Technologies Nucléaires (CNSTN) est un
établissement public et à caractère industriel et commercial. Il est doté de la
personnalité civile et de l’autonomie financière, créé par la loi n° 93-115 du 22
novembre 1993.
Le Centre a pour mission de réaliser les études et recherches nucléaires à
caractère pacifique dans différents domaines, ainsi que la maîtrise des technologies
nucléaires, leur développement et leur utilisation aux fins du développement
économique et social", et notamment dans les domaines de l'agriculture, de
l'industrie, de l'énergie, de l'environnement et de la médecine, et d'une façon
générale, la réalisation de toutes les activités tendant à assurer le développement des
sciences nucléaires, la promotion de ses différentes applications et la maîtrise des
technologies nucléaires à des fins pacifiques. [1]
En particulier, il doit mener les actions suivantes :
• développement de la recherche : Il réalise des activités liées à la
recherche dans le domaine des sciences et technologies nucléaires et leurs
applications, à savoir les études, les projets et les programmes de recherches
théoriques et pratiques ;
• diffusion de l'information : Il collecte et traite les informations et
données liées aux sciences, technologies et thèses de recherche nucléaires ;
• fournitures de services : Prestation de service aux institutions
universitaires et entreprises publiques et privées sous forme d'assistance
technique, formation et stages ;
CNSTN-INSAT PrésentationPrésentationPrésentationPrésentation
16
• avis et conseils : Il donne son avis et conseils sur les questions relatives
à la sûreté nucléaire et à la radioprotection lors de la réalisation de projets
utilisant des techniques nucléaires à des fins pacifiques. Pour atteindre les
objectifs tracés dans sa mission, le CNSTN est appelé à mettre en place une
infrastructure nucléaire constituée d'installations pour l'application des
techniques nucléaires à des fins pacifiques.
La première unité pilote spécialisée dans les applications nucléaires qui a été
retenue par la Commission Nationale de l'Energie Atomique (CNEA) est l'unité de
traitement par rayonnement ionisant des produits agro-alimentaires,
pharmaceutiques et paramédicaux. Elle contribue au développement des techniques
d'irradiation des aliments pour une meilleure conservation de ces produits et par la
stérilisation des produits pharmaceutiques et paramédicaux.
Le CNSTN contribue aussi à la réalisation des projets d'intérêt général
intéressant les secteurs de la santé, la sûreté nucléaire, l'environnement, la mesure de
la radioactivité, la gestion des déchets radioactifs, la mutation des plantes dans
l'agriculture, l'hydrologie, la météorologie, la prospection géologique et minière, etc...
De même, le CNSTN encourage la réalisation de projets à but lucratif tels que
l'irradiation des produits alimentaires, la stérilisation des produits paramédicaux, la
détection des défauts par gammagraphie, le contrôle de la qualité des soudures, le
tannage des cuirs, le traitement des eaux usées, etc... [1]
11..22.. LLiissttee ddeess pprreessttaattiioonnss
• Unité d'Hydrologie Isotopique
• Unité Radiopharmaceutiques
• Unité Pilote de Traitement par Rayonnements Ionisants
• Unité d'Electronique et Instrumentation Nucléaire
• Unité de Radioanalyse
• Unité Pilote de Production des Males Stériles de la Cératite
CNSTN-INSAT PrésentationPrésentationPrésentationPrésentation
17
• Unité de Microbiologie
• Unité de Radioprotection
• Unité de Radiochimie
2. Unité pilote de traitement par rayonnements ionisants
22..11.. MMiissssiioonn :: PPrreessttaattiioonn ddee SSeerrvviicceess
AAggrrooaalliimmeennttaaiirree
• inhibition de la germination ;
• ralentissement de la maturation des fruits et légumes frais ;
• prolongation de la durée de conservation (viandes, produits de la mer,
etc...) [1].
PPhhaarrmmaacciiee,, ccoossmmééttiiqquuee eett bbiioommaattéérriiaauuxx
• débactérisation des produits pharmaceutiques et cosmétiques ;
• stérilisation des produits parapharmaceutiques et biomatériaux.
IInndduussttrriiee
• coloration des verres et céramiques ;
• réticulation des plastiques ;
• polymérisation .
22..22.. UUnniittéé ddee rraaddiioottrraaiitteemmeenntt
2.2.1. Présentation Générale et Missions
CNSTN-INSAT PrésentationPrésentationPrésentationPrésentation
18
L'unité de radiotraitement utilise les rayonnements ionisants pour la
conservation, la stérilisation ou encore la modification des propriétés physico-
chimiques des produits industriels.
Opérationnel depuis 1999, l’irradiateur pilote (utilisant un rayonnement
Gamma provenant d'une source de Cobalt 60) a prouvé son utilité aussi bien pour la
recherche 5 et l'encadrement des étudiants que pour la prestation de service. Afin
d'élargir son champs d'action, l'unité de radiotraitement va se doter d'un accélérateur
linéaire 4 (rayonnement Bêta) qui sera opérationnel fin 2007 [1].
2.2.2. Unité de Radiotraitement GAMMA
L’équipe affectée à l’unité de radiotraitement est multidisciplinaire. L’unité est
destinée aux traitements par le rayonnement Gamma de produits de différentes
natures comme les produits agro-alimentaires, les dispositifs médicaux et différents
autres matériaux.
L’unité est dotée d’une source scellée radioactive de Cobalt - 60.
L’unité d’irradiation est constituée d’une cellule d’irradiation abritant la source,
d’un labyrinthe, d’une salle de commande, d’un laboratoire de dosimétrie, d’un hall
de stockage des produits ionisés et non ionisés et de chambres froides.
• Une armoire électrique automatisée, connectée à un ordinateur qui
contient le système de commande et de supervision.
• Un système hydraulique de levage de la source.
• Un système de climatisation de la salle de traitement.
• Un convoyeur à chaîne fixée au sol, permettant de transporter six
chariots contenant une tonne de produit à traiter chacun.
• Quatre chambres froides.
• Un chariot élévateur, fonctionnant à l’énergie électrique.
CNSTN-INSAT PrésentationPrésentationPrésentationPrésentation
19
• Autre dispositifs pour traiter les différents types de produits (plateaux
tournants, tables tournantes...) [1].
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20
1. Les rayonnements ionisants
11..11.. DDééffiinniittiioonn
Un rayonnement ionisant est un flux de particules (matérielles ou non) qui
fournissent à la matière, lors d’interactions individuelles, plus d’énergie qu’il n’en est
nécessaire pour ioniser les atomes.
L’énergie fournie doit être supérieure au potentiel d’ionisation le plus bas des
atomes du milieu traversé. [2]
1.1.1. Les rayonnements directement ionisants
Ils sont constitués de particules chargées qui délivrent directement à la matière leur
énergie, par le jeu des forces coulombiennes s’exerçant entre elles et les atomes du
milieu. Les transferts d’énergie dépendent des masses des particules en mouvement
et il y a lieu de distinguer entre particules chargées lourdes (protons, deutérons,
alpha, ions lourds) et électrons, positrons.
1.1.2. Les rayonnements indirectement ionisants
Ils sont électriquement neutres et sont susceptibles de transférer une importante
fraction ou la totalité de leur énergie en une seule interaction à des particules
chargées.
- Les rayonnements électromagnétique X ou γ qui agissent par l’intermédiaire
d’électrons secondaires qui ionisent le milieu.
- Les neutrons qui, par collision, donnent naissance à des protons de recul ou des
noyaux lourds de recul et qui, une fois ralentis, sont capturés par les noyaux des
atomes du milieu traversé.
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21
11..22.. LLeess pphhoottoonnss ::
De fréquence ν, le photon possède le quantum d’énergie h.ν (constante de
planck). N’ayant pas de masse, le photon a la célérité C dans le vide.
Dans l’ultraviolet, le photon peut posséder une énergie suffisante pour ioniser un
atome (photoionisation).
Les photons X, sont les photons produits à l’extérieur du noyau, c'est-à-dire
dans le champs électromagnétique qui l’entoure, ou dans son cortège électronique.
Dans cette catégorie il y a les photons de fluorescence X des atomes qui possèdent
une énergie donnée, caractéristique d’une couche électronique (K, L, M). Il y a aussi
le rayonnement de freinage qui résulte du freinage brutal d’une particule chargée,
traversant le champ électromagnétique entourant un noyau.
Les photons Gamma sont émis depuis un noyau, ou résultent de l’annihilation
d’une particule matérielle. Les sources les plus intenses de rayon γ sont les sources
radioactives, les photons résultant du retour à l’état fondamental de noyaux placés à
un niveau d’énergie excité [2].
11..33.. LLeess ssoouurrcceess ddee rraayyoonnnneemmeennttss iioonniissaannttss
1.3.1. Loi de l’émission radioactive
La radioactivité obéit aux lois des distributions binomales : chaque atome
radioactif présente une probabilité λ, donnée de se désintegrer durant un temps égal
à l’unité [2].
Le nombre de nouyaux se désintégrant pendant un temps dt est :
dN= λ N dt Equation (1) .
N étant le nombre d’atomes présents à l’instant t.
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22
D’où : N=N0e- λt Equation (2) .
La probabilité que la vie du noyau soit comprise entre t et t+dt est : e- λt. La
durée moyenne d’une population de noyaux est τ= λ1
On emploi surtout la période t1/2 : le temps au bout duquel la moitié du nombre
initial des noyaux ont disparu (N=2
0N) :
t1/2 = λln2
= 0.693τ Equation (3) .
1.3.2. Activité radioactive
L’activité est le nombre moyen de désintégrations par seconde. L’unité
d’activité correspond à une désintégration par seconde, c’est le Becquerel (Bq).
L’ancienne unité est le Curie (Ci). Un curie correspond à 3.7 1010 désintégrations
par seconde. Donc 1 Ci=3.7 1010 Bq [2].
1.3.3. Les sources de rayon bêta
Certains radionucléides sont, à la fois émetteurs β- et β+ ( Cu6429 ).
Les rayons bêta sont souvent accompagnés de rayon γ produit par
désintégration du noyau résiduel. [2]
1.3.4. Les sources de rayon gamma : L’ioniseur gamma
1.3.4.1. Présentation
Il s'agit d'une vaste cellule blindée, éventuellement climatisée (plusieurs
dizaines à plusieurs centaines de mètres cubes), au centre de laquelle se trouvent des
sources isotopiques appropriées, émettrices de radiations ionisantes et disposées sur
un porte - source métallique
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23
Le principe de fonctionnement est relativement simple puisqu'il consiste à faire
circuler les produits à traiter autour des dites sources, de telle façon que:
- un maximum de rayonnement émis par ces sources soit absorbé par le produit
- l'écart entre les doses délivrées en différents points du produit ne soit pas trop
important. La géométrie de convoyage des produits à irradier doit permettre par une
série de permutations des positions de ceux-ci autour d'une source radioactive
d'homogénéiser la dose d'énergie électromagnétique qu'ils reçoivent. [3]
Tableau.I : Les principaux isotopes émetteurs de rayons gamma [3]
Isotope Forme Demi-vie
(Période)
Energie (Mev) Méthode de
production
60Co métal 3,5 ans 1,17
1,33
59Co soumis à un flux
neutronique
137Cs 33 ans 0,66 Fission 235U
182Ta Métal 111 jours 0,066 181Ta soumis à un flux
neutronique
192Ir Métal 74,5 jours 0,15
0,65
191Ir soumis à un flux
neutronique
En irradiation industrielle, seuls deux isotopes, le cobalt 60 et le césium 137
présentent un intérêt. La radioactivité du cobalt 60 et celle du césium 137 sont des
désintégrations accompagnées de rayonnements gamma [3].
1.3.4.2. Les irradiateurs au Césium 137
Les Irradiateurs industriels au césium 137 actuellement ne sont plus
développés.
L'utilisation de ce radio-isotope est moins favorable que celle du cobalt (énergie
inférieure) et pose des difficultés en matière de sûreté. Aucun centre d'ionisation
industrielle en exploitation dans le monde ne l’utilise [3].
CNSTN-INSAT CHCHCHCH1111 : Notion: Notion: Notion: Notionssss fondamentafondamentafondamentafondamentalelelelessss de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants
24
1.3.4.3. Les irradiateurs au cobalt 60
1.3.4.3.1. Sources utilisées
Le cobalt 60, métal insoluble dans l'eau très semblable au nickel par ses
propriétés physiques et chimiques, est l'isotope produit en soumettant le cobalt
ordinaire (59) à un flux de neutrons (dans un réacteur nucléaire), il est actuellement
le mieux adapté à l'utilisation industrielle pour les raisons suivantes :
-pénétration suffisante du rayonnement émis permettant de traiter jusqu'à des
palettes de produits.
- durée d'utilisation suffisante; l'activité de la source ne décroît que de 12% par
an.
1.3.4.3.2. Les types d’irradiateurs
Plus d'une centaine d'appareils industriels utilisant le cobalt 60 ont été réalisés
dans le monde. Leur capacité va de quelques centaines de milliers de curies à
plusieurs millions. Les conceptions des appareils industriels diffèrent les unes des
autres par des choix technologiques dont les principaux sont les suivants :
1. conditionnement des produits ;
2. les moyens pour assurer la circulation dans la cellule et les labyrinthes ;
3. cinématique à l'intérieur de la cellule ;
4. position respective de la source et de la cible (à ioniser) dans le sens de la
hauteur ;
5. géométrie et nombre de porte sources ;
6. mode de stockage de la source à l'arrêt (sous la protection biologique de l'eau,
en piscine, soit à sec)
1.3.4.3.3. Capacité et charge de l’irradiateur
La capacité de l'irradiateur est l'activité maximale qu’on peut y introduire (elle
est exprimée en curie ou becquerel); elle fixe la production maximum. L'effet
d'échelle est très important pour ce type d’équipement, les niveaux habituels de
CNSTN-INSAT CHCHCHCH1111 : Notion: Notion: Notion: Notionssss fondamentafondamentafondamentafondamentalelelelessss de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants
25
capacité sont de 1 à 2 millions de curies. Les coûts d'investissement des installations
ne sont pas proportionnels à la puissance.
Une installation de 100000 curies coûtera, à équipement comparable, environ
trois fois moins cher qu'une installation d'un million de curies [3].
2. La dosimétrie des particules
22..11.. DDééffiinniittiioonn ::
La dosimétrie est une technique d’évaluation des doses de rayonnement
absorbées par le matériau. La dosimétrie utilise de nombreuses méthodes pour
mesurer les doses de rayonnements électromagnétiques absorbées par le matériau et
modéliser leur action.
22..22.. LLeess ddoossiimmèèttrreess aabbssoolluuss ::
Ils permettent d’atteindre la dose absorbée en un point M d’un milieu, au
moyen de matériau détecteur M’, de masse m, placé dans le milieu M, au point
considéré. Dans cette masse m, on mesure la valeur g d’une grandeur
proportionnelle à l’énergie moyenne Ē déposée par le rayonnement ionisant dans la
masse m. pour le dosimètre considéré, g est lié à Ē selon l’équation (4) :
Ē= ω g Equation (4) .
ω étant la grandeur caractéristique du dosimètre considéré [4].
Connaissant la masse m du matériau dosimètre, on passe à la dose absorbée
dans le matériau M’ selon l’équation (5) :
D M’= m
E=
m
1 ω g Equation (5) .
CNSTN-INSAT CHCHCHCH1111 : Notion: Notion: Notion: Notionssss fondamentafondamentafondamentafondamentalelelelessss de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants
26
22..22..11.. CCaalloorriimmééttrriiee
Le principe de la calorimétrie est la mesure de la quantité d’énergie q qui
apparaît sous forme thermique, dans la masse m. Pour un calorimètre parfait, Ē=q.
Réellement la quantité de chaleur q peut différer de l’énergie moyenne absorbée Ē
par défaut [4], donc :
Ē=q (1+δ) avec δ : le quotient par q du défaut ou de l’excès d’énergie
thermique. La dose absorbée dans le matériau du calorimètre est déterminée par
l’équation (6) :
D M’ = m
1 (1+δ) q Equation (6) .
22..22..22.. DDoossiimmèèttrreess cchhiimmiiqquueess
Il s’agit, souvent, d’une solution aqueuse dans laquelle le rayonnement crée des
produits nouveaux, le nombre de radicaux ou de molécules nouveaux est n(P) pour
une réaction radiochimique donnée. Le rendement radiochimique G(P) de la
solution, pour un rayonnement incident donné, et pour la réaction P bien définie
considérée, est le nombre de radicaux ou de molécule nouveaux formés par unité
d’énergie moyenne déposée dans M’ [4].
La dose absorbée dans M’est :
)()(
1.
1'
pnPGmD M
= Equation (7) .
Le dosimètre chimique est un dosimètre absolu secondaire.
Citons quelques types de dosimètres chimiques :
22..22..22..11.. DDoossiimmèèttrree ddee FFrriicckkee
Il est largement utilisé comme étalon secondaire en raison de sa précision, (1-
2%), de sa reproductibilité et de sa simplicité d’emploi. Le principe d’utilisation
CNSTN-INSAT CHCHCHCH1111 : Notion: Notion: Notion: Notionssss fondamentafondamentafondamentafondamentalelelelessss de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants de la dosimétrie des rayonnements ionisants
27
repose sur la radio-oxidation de sel ferreux d’une solution d’acide saturée d’air
(Fe(NH4)2 (SO4)2 0,001 M – H2SO4 0,8 N – O2– 0,25 nM) [5].
22..22..22..22.. DDoossiimmèèttrreess àà bbaassee ddee ppoollyymmèèrreess
Ce sont des films de polymère souvent imprégné de colorant, dont on a pu
relier au préalable le changement de densité optique dans le spectre UV Visible à la
réponse d’un dosimètre de référence tel que la solution de Fricke. Ce sont des
dosimètres de routine [5].
22..22..22..33.. DDoossiimmèèttrreess àà rraaddiiccaauuxx lliibbrreess
Lors de l’irradiation à la température ordinaire de la L-α-alanine à l’état solide,
il y a formation de radicaux libres de très longue durée, dont la détection se fait par
résonance paramagnétique électronique. De tels dosimètres sont caractérisés par
l’excellente reproductibilité de la réponse radicalaire dans un très large intervalle de
dose (1 à 105 Gy) [5].
22..22..22..44.. DDoossiimmééttrriiee eenn pphhaassee ggaazzeeuussee
Parmi les gaz utilisé dans telle application, nous avons le N2O, dont la
décomposition radiolytique est mesurée par N2 formé. Il représente des
caractéristiques très intéressantes en dosimétrie photonique et électronique des
milieux gazeux [5].
22..33.. LLeess ddoossiimmèèttrreess rreellaattiiffss
A coté des dosimètres de base, on rencontre de nombreux dosimètres relatifs,
dont les données doivent être étalonnées au moyen des dosimètres absolus. Parmi
ces dosimètres nous pouvons citer :
a) Les dosimètres infographiques : émulsions
photographiques et détecteurs solides de traces.
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28
b) Les dosimètres solides : verres et céramiques radio-photo-
luminescents, substances thermo-luminescentes, détecteurs à bulles [5].
33.. LLee rrôôllee ddee llaa ddoossiimmééttrriiee
La traversée de la matière par un faisceau de particules aboutit à un transfert
d’énergie vers cette matière.
Le but de la dosimétrie est d’évaluer quantitativement cette énergie absorbée,
elle peut jouer le rôle de contrôle des traitements ionisants dans le domaine
agroalimentaire, le domaine de stérilisation médicale, pharmaceutique… afin :
• de prévoir les effets des traitements par un rayonnement ionisant
• de mesurer l’énergie déposée dans les tissus lorsque les rayonnements
ionisants (directs ou indirects) sont utilisés à des fins diagnostiques
• de définir des normes de protection vis-à-vis de ces rayonnements
(radioprotection) soit individuellement (sur le plan personnel ou
professionnel), soit collectivement.
• de caractériser l'installation d'irradiation. En effet, la mesure de la
relation entre la dose absorbée et les paramètres clés de contrôle de
l'installation, ainsi que la mesure de la distribution de dose dans un produit
référence, permet la caractérisation globale de l'installation d'irradiation [6] .
La dosimétrie permet donc d’assurer :
o La reproductibilité du traitement par les rayonnements ionisants
o L’exactitude dans les valeurs des doses absorbées selon l’application.
Les valeurs de la dose appliquées sont soumises à des réglementations [7,8].
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29
44.. GGrraannddeeuurrss ddoossiimmééttrriiqquueess
44..11.. KKeerrmmaa «« KK»»
Cette grandeur caractérise le transfert d’énergie des rayonnements
indirectement ionisants (γ, X…) à un milieu donné ; elle est égale au quotient de la
somme ΔEK des energies initialesde toutes les particules chargées mises en
mouvement dans un volume élémentaire de masse Δm [4].
K= ∆
∆m
EK Equation (8) .
44..22.. LLaa ddoossee aabbssoorrbbééee
Pour tout rayonnement ionisant, la dose absorbée : D est le quotient de l’énergie
ΔED communiquée à un élément de volume de matière irradiée par la masse Δm de
cet élément.
D= ∆
∆m
ED Equation (9) .
L'unité de dose absorbée est le gray (symbole : Gy) : 1Gy = 1 J. kg-1
L’énergie communiquée représente :
• D’une part, la différence entre la somme des énergies de toutes
les particules ionisantes ayant pénétré dans le volume et la somme de
toutes celles qui l’ont quitté, les énergies au repos étant exclues
• D’autre part, la différence entre la somme de toutes les énergies
libérées et la somme de toutes les énergies absorbées dans toutes les
réactions nucléaires, transformations et interactions de particules
élémentaires qui ont eu lieu à l’intérieur de ce volume.
L’unité S.I. de dose absorbée est le gray. La dose absorbée représente la
caractéristique principale d’un traitement par ionisation [4].
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30
44..33.. LLee ddéébbiitt ddee ddoossee aabbssoorrbbééee
Le débit de dose absorbée, D& , est le quotient de dD par dt, où dD est l'incrément
de dose absorbée pendant l'intervalle de temps dt correspondant :
dt
dDD =& Equation (10) .
Le nom spécial, gray (Gy), peut être substitué au joule par kilogramme :
1Gy. S-1 = 1 J. kg-1. s-1 [8]
CNSTN-INSAT CHCHCHCH2222 : : : : Revue de littératureRevue de littératureRevue de littératureRevue de littérature
31
11.. IInnttrroodduuccttiioonn ::
Dans ce chapitre, nous allons présenter les techniques qui ont été utilisés par
les chercheurs pour étudier le comportement du sucre suite à son irradiation pour
une application en dosimétrie de rayonnement gamma d’une source au 60Co.
Les méthodes que nous allons présenter sont :
- la polarimétrie ;
- la chimioluminescence ;
- la résonance paramagnétique électronique ;
- la spectroscopie infrarouge ;
- la spectroscopie UV ;
22.. LLeess pprriinncciippaalleess mméétthhooddeess uuttiilliissééeess ddaannss lleess ttrraavvaauuxx ddee
rreecchheerrcchhee ssuurr llee ssuuccrree ccoommmmee aapppplliiccaattiioonn ddoossiimmééttrriiqquuee
22..11.. LLaa ppoollaarriimmééttrriiee
22..11..11.. PPrriinncciippee ddee llaa mméétthhooddee
La polarimétrie est une application de la polarisation de la lumière. Le
phénomène qui est utilisé en chimie analytique n’est pas la polarisation de la lumière
elle-même, mais la déviation du plan de polarisation de cette lumière déjà polarisée
lors de son passage à travers une substance optiquement active, c'est-à-dire
asymétrique. C’est le phénomène de la polarisation rotatoire qui est à l’origine des
dosages polarimétriques [10].
Le phénomène de rotation du plan de la lumière polarisée est observé avec les
substances asymétriques appelées pour cette raison optiquement actives. L’angle α
de rotation du plan de la lumière par rapport à la position initiale est caractéristique
CNSTN-INSAT CHCHCHCH2222 : : : : Revue de littératureRevue de littératureRevue de littératureRevue de littérature
32
de la substance optiquement active (sa nature et sa concentration), de l’épaisseur
traversée par la lumière et de la longueur d’onde de la lumière utilisée [10].
22..11..22.. EEttuuddee ddoossiimmééttrriiqquuee dduu ssuuccrree ppaarr ppoollaarriimmééttrriiee
William L. McLaughlin a mis en évidence que la mesure polarimétrique de la
rotation optique change dans la solution de glucose irradié à une longueur d’onde
donnée et permet de déterminer la dose absorbée de rayonnement γ dans un
domaine de 50 à 2000 kGy. Il a aussi cité que d’autres études avec un autre
monosaccharide optiquement actif, un aldose, le D-(-) ribose en présence de
phosphate représente un dosimètre plus sensible que les autres solutions de sucre
dans la gamme de 5 à 1000 kGy [11].
22..22.. LLaa cchhiimmiilluummiinneesscceennccee
22..22..11.. PPrriinncciippee ddee llaa mméétthhooddee
Il s’agit d’une émission luminescente, généralement monochromatique, qui
s'effectue au cours d'une réaction chimique. C’est un cas particulier de la
fluorescence. Dans ce cas les molécules excitées sont directement produites au cours
d’une réaction chimique, et ce dans un état menant à une phosphorescence. En
dehors des molécules possédant une fluorescence naturelle, beaucoup peuvent le
devenir par le biais d’une modification (oxydation par exemple) ou d’une association
avec une autre molécule fluorescente. On peut par exemple greffer sur l’analyte un
réactif fluorophore par réaction chimique [12].
22..22..22.. EEttuuddee ddoossiimmééttrriiqquuee dduu ssuuccrree ppaarr llaa cchhiimmiilluummiinneesscceennccee
L.Heide et W.Bogl [13] ont définit que la chimiluminescence est émise par
plusieurs substances irradiées immédiatement après le contact avec l’eau ou des
solutions aqueuses ou non aqueuses pouvant contenir ou non un sensibilisateur
CNSTN-INSAT CHCHCHCH2222 : : : : Revue de littératureRevue de littératureRevue de littératureRevue de littérature
33
(comme le luminol. La réaction avec le luminol en milieu alcalin est due à la présence
de radicaux stables ou produite par oxydation dans la substance solide. L’impulsion
de la lumière est de très courte durée. Dans la plus part des substances, l’intensité
maximale est atteinte à la première seconde de la réaction [13].
L.Heide et W.Bogl [13] ont utilisé cette méthode pour évaluer les doses de
rayonnement gamma d’une source de 60Co entre 0.1 et 30 Gy. Ils ont monté que
l’intensité de la chimiluminescence ne dépend pas du débit de dose du rayonnement
gamma (60Co) entre 0,4 et 90 Gy.min-1 et que la quantité de la lumière peut être
corrélée à la dose de l’irradiation comme le montre la figure 1. En effet, l’intensité de
la chimiluminescence du sucre irradié dépend de la dose pour la gamme de 0 à 10
Gy. La limite de détection est de 0,4 Gy [13].
Figure 1. La variation de l’intensité de la chimiluminescence de granulés de sucre irradié par une source gamma (60Co) en fonction de la dose [13]
D’autres mesures de l’intensité de la chimioluminescence on été effectuées au
5ème et 18ème jour après l’irradiation. Aucune remarquable décroissance n’a été
observée. Pour les différentes doses, au cours du stockage, les courbes ont gardé la
même allure et le même comportement mais d’intensité croissante comme le montre
la figure 2 [13].
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34
Figure 2. La variation de l’intensité de la chimiluminescence du sucre irradié et non irradié en fonction du temps de stockage [13]
Il est à signaler que d’autres facteurs, comme le meulage du sucre peut causer
une croissance de l’intensité de la luminescence.
En résumé, la mesure de l’intensité de la chimiluminescence du sucre irradié
par un rayonnement gamma au 60Co peut être utilisée comme méthode pour la
détermination de la dose [13].
22..33.. LLaa ssppeeccttrroossccooppiiee iinnffrraarroouuggee
22..33..11.. PPrriinncciippee ddee llaa mméétthhooddee
Le rayonnement infrarouge peut induire des transitions dans les états
vibrationnels et réactionnels associés à l’état électroniques fondamental de la
molécule. Les modes de vibrations moléculaires sont schématisés sur la figure 3 [14] .
CNSTN-INSAT CHCHCHCH2222 : : : : Revue de littératureRevue de littératureRevue de littératureRevue de littérature
35
Figure 3. Modes de vibration moléculaire. (Le signe + indique un mouvement du plan de la page vers
le lecteur ; le signe – indique que l’on s’éloigne) [14]
22..33..22.. EEttuuddee ddoossiimmééttrriiqquuee dduu ssuuccrree ppaarr ssppeeccttrroossccooppiiee IIRR
Des études par la spectroscopie IR a été effectuée sur du sucre espagnol. Le
spectre d’absorption optique des cristaux non irradiés se compose de plusieurs
bandes dans la région 1400-250 nm. Ces bandes sont situées à environ 1440, 2080,
2310 et 2480 nm (voir figure 4) [15].
Figure 4. Le spectre d’absorption montrant les caractéristiques des pics dans la région 1400-2500 nm
pour les cristaux du sucre espagnol non irradié [15]
CNSTN-INSAT CHCHCHCH2222 : : : : Revue de littératureRevue de littératureRevue de littératureRevue de littérature
36
L’intensité de ces bandes montre un comportement complexe sous l’irradiation :
une diminution de l’intensité des bandes à 1440 et 2080 nm en fonction de la dose (du
rayonnement gamma) croissante et une augmentation de l’intensité des bandes à
2310 et 2480 nm pour les doses inférieures à 1 kGy et commence à diminuer pour
atteindre un pallier pour les doses plus élevées, ce qui est présenté sur la figure 5.
[15].
Figure 5. La variation de l’intensité des bandes d’absorption optique en fonction de la dose de
radiation gamma appliquée [15]
Le spectre d’absorption IR de poudre de fructose (Figure 6) dans la même
région spectrale que celle étudiée pour le saccharose se compose de bandes
d’absorption semblable à environ 2310 et 2380 nm. Et puisque le saccharose se
compose de fructose et de glucose, Supe et Tilikis [15] ont suggéré que les bandes à
1440 et 2080 peuvent être assignés aux vibration de la liaison C-H du glucose car, en
plus, elles gardent le même comportement après irradiation. [15]
Figure 6. Le spectre d’absorption optique du fructose en poudre non irradié
dans la région 1400-2500 nm [15]
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37
Supe et Tilikis [15] ont suggéré que comme les bandes à 1440 et 2080 diminuent
avec la dose appliquée croissante, il pourrait y être une formation de groupe
carbonyle dans la partie du glucose du saccharose et de possibles produits de
radiolyse observés en glucose et en fructose.
22..44.. LLaa rrééssoonnaannccee ppaarraammaaggnnééttiiqquuee éélleeccttrroonniiqquuee
22..44..11.. PPrriinncciippee ddee llaa mméétthhooddee
La résonance paramagnétique électronique (RPE) est une technique de mesure
physique.
C'est une méthode de spectroscopie hertzienne (9-10 GHz). Grâce à sa spécificité
et sa grande sensibilité, elle permet une détection directe des radicaux libres. Ceux-ci
sont des substances chimiques caractérisées par la présence d'un électron non
apparié (appelé aussi électron célibataire) sur la couche de valence. Il en résulte que
ces espèces possèdent une propriété magnétique intrinsèque, le paramagnétisme de
spin. Soumis à l'action d'un champ magnétique extérieur intense H, les spins
électroniques absorbent un photon provenant du champ électromagnétique incident
et basculent d'un niveau d'énergie inférieur à un niveau supérieur. C'est le
phénomène de RPE.
Elle peut donner accès à la localisation de l'électron sur la molécule, au degré
d'oxydation de l'atome qui le porte, et parfois à la nature des atomes voisins. Dans le
cas d'espèces polynucléaires, la RPE peut donner des informations sur le couplage
entre les centres paramagnétiques. [22]
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38
22..44..22.. Etude dosimétrique du sucre par la résonance paramagnétique
électronique
2.4.2.1. La variation de l’intensité du signal RPE en fonction de la
dose du rayonnement gamma appliquée
La méthode RPE est une technique largement utilisée due à sa sensibilité. Cette
méthode a été utilisée pour l’analyse du sucre Mexicain sous sa forme cristalline. Les
cristaux non irradiés du saccharose donnent des très faibles signaux RPE, au moins
100 fois moins intenses que les échantillons irradiés. C.Flores et al. ont réalisé
l’analyse par RPE des cristaux de sucre mexicain suite à son irradiation par
rayonnement gamma de dose égale à 10 kGy , le spectre trouvé est présenté sur la
figure 7 [15].
Figure 7. Spectre RPE du sucre mexicain sous sa forme cristalline suite à son irradiation par un rayonnement gamma et pour une dose D=10 kGy [15]
La variation de l’intensité du signal des radicaux RPE en fonction de la dose
appliquée est montrée sur la figure 8.
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39
Figure 8. La variation du signal RPE en fonction de la dose du rayonnement gamma appliquée aux
cristaux de sucre mexicain [15]
Bien qu’il y ait une déviation du comportement linéaire complet, néanmoins on
peut considérer que la variation de l’intensité du signal RPE en fonction de la dose
est linéaire pour les doses de 0,5 à 10 kGy. Ce comportement linéaire pourrait
indiquer la possibilité de l’utilisation de ce matériel comme dosimètre du
rayonnement Gamma [15].
2.4.2.2. Comparaison entre deux sucres
C.Flores et al. [15] ont choisi d’étudier la canne à sucre commune (saccharose) et
le dextrose pour une application en dosimétrie par la méthode RPE. Ils ont étudié le
nombre de radicaux libres en fonction de la dose gamma appliqué d’une source au
60Co. La courbe de réponse pour les deux échantillons : saccharose et dextrose
irradiés avec des doses gamma entre 0,1 et 100 Gy est représentée par la figure 9 [15].
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40
Figure 9. La variation du signal RPE en fonction de la dose du rayonnement gamma appliquée au saccharose (courbe A) et au Dextrose (courbe B) [15]
Le signal RPE varie d’une manière linéaire pour les deux sucres en fonction de
la dose appliquée dans le domaine de 0,1 à 100 Gy. Le saccharose est plus sensible
que le Dextrose. Ces résultats suggèrent la possibilité d’utiliser le sucre comme
dosimètre des rayonnements Gamma d’une source au 60Co. [16]
2.4.2.3. Comparaison entre le sucre de 19 pays
T.Nakajima et T.Otusuki [16] ont étudié les sucres de 19 pays pour une
application en dosimétrie par la méthode RPE. Ils ont montré qu’aucun effet
appréciable des éléments d'impureté contribuant au signal RPE n'est trouvé dans
aucun des sucres produits dans les 19 pays. Ils sont aussi parvenus à trouver qu’il n’y
a aucune différence appréciable dans la sensibilité ni l'affaiblissement dans
l'intensité du signal PPE pour tous ces sucres.
T.Nakajima et T.Otusuki [16] ont montré que quand le sucre granulé cristallin
est saupoudré, une concentration relativement grande des radicaux libres sont
créées, en plus de ceux induites par irradiation et que la pulvérisation de l'échantillon
affecte l'évaluation de dose dans la gamme de dose de 100 Gy ou plus.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH2222 : : : : Revue de littératureRevue de littératureRevue de littératureRevue de littérature
41
Concernant la stabilité des radicaux libres en sucre est importante si on
s’approche de point de fusion [16].
Dans une autre étude par RPE, N.D.Yordanov et E.Geogieva ont étudié la
variation du signal RPE de trois matériaux : le saccharose, le fructose et le glucose en
fonction de la dose de rayonnement gamma d’une source au 60Co pour la gamme de
doses de 0.5 à 21 kGy. Ces résultats sont représentés sur la figure 10 [17].
Figure 10. La variation du signal RPE en fonction de la dose appliquée d’un rayonnement gamma d’une source au 60Co pour le saccharose (1), le fructose (2) et le glucose (3) [17]
La linéarité de la variation du signal RPE en fonction de la dose absorbée est
vérifiée pour le saccharose et le glucose avec une meilleure sensibilité pour le
saccharose. Cette linéarité n’est vérifiée pour le fructose que pour des doses jusqu’à
10 kGy avec un début de saturation au delà de cette limite [17].
22..55.. LLaa ssppeeccttrroossccooppiiee UUVV VViissiibbllee
22..55..11.. PPrriinncciippee ddee llaa mméétthhooddee
La spectroscopie UV Visible a été utilisée comme une méthode d’étude du
comportement du sucre suite à son irradiation par un rayonnement gamma dans le
but d’application dosimétrique de ce type de rayonnement ionisant.
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42
22..55..22.. EEttuuddee ddoossiimmééttrriiqquuee dduu ssuuccrree ppaarr llaa ssppeeccttrroossccooppiiee UUVV vviissiibbllee
C.Flores et al. [15] ont étudié l’absorbance dans le domaine ultraviolet visible du
sucre irradié pour les doses : 0,5 ;2 ;4 et 8 kGy d’un rayonnement gamma d’une
source au 60Co. Les spectres obtenus sont sur la figure 11 [15].
Figure 11. La variation du spectre UV Visible d’une solution de sucre espagnol irradié et non
irradié en fonction de la dose du rayonnement gamma de source 60Co au appliquée [15]
Il y a des couples des bandes dans la région UV à environ 250 et 320 nm dont
l’intensité augmente en fonction d’une dose appliquée croissante. Ces bandes
d’absorption sont associées aux groupes carbonyliques dans les composés
organiques [15].
Sur le même principe N.D.Yordanov et Y.Karakirova [18] ont démontré la
linéarité entre l’absorbance en UV à 267 nm (figure 12) d’une solution de saccharose
irradié par un rayonnement Gamma dans la gamme de concentration de 5 à 20% et
de dose de 0.055 à 60 kGy [18].
CNSTN-INSAT CHCHCHCH2222 : : : : Revue de littératureRevue de littératureRevue de littératureRevue de littérature
43
Figure 12. Spectres UV Visible d’une solution de sucre irradié en fonction de 3 doses différentes du rayonnement gamma d’une source au 60Co [18]
Ils ont aussi montré l’effet de la température sur la réponse en absorbance du
saccharose comme c’est indiqué sur la figure 13. En effet l’absorbance maximale
atteinte après 10 jours (qui est l’absorbance à la stabilité) peut être atteinte en
chauffant à 70°c pendant une heure.
Figure 13. La réponse en absorbance UV d’une solution de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une source au 60Co en fonction de la dose à la température ambiante (a) et
après un chauffage pendant une heure à 70°c [18]
Par la même méthode, N.D.Yordanov et E.Geogieva [17] ont étudié l’effet de la
radiation gamma d’une source au 60Co sur le saccharose, le fructose et le glucose
puisque le saccharose est un disaccharide composé de deux monosaccharides : le
fructose et le glucose. Le saccharose irradié sous sa forme solide puis mis en solution
et la solution de saccharose irradiée donne une bande d’absorption en solution.
L’absorbance d’une solution du sucre irradié sous sa forme solide donne une
variation linéaire en fonction de la dose appliquée.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH2222 : : : : Revue de littératureRevue de littératureRevue de littératureRevue de littérature
44
Pour une dose appliquée D = 12 kGy, N.D.Yordanov et E.Geogieva [17] ont
étudié le spectre UV des solutions de concentration 2%(m/m) de saccharose, glucose
et fructose juste après la dissolution. Comme l’indique la figure 14, la longueur
d’absorbance maximale pour le saccharose est de 267 nm et celle du fructose est de
286 nm. La solution de glucose possède un large maximum dans la région de 260-
280 nm [17].
Figure 14. Spectre UV des solution de concentration 2%(m/m) irradiée par un rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une dose D=12 kGy de saccharose (1), fructose (2) et glucose (3)
immédiatement après dissolution à une température T=300K [17]
Des études de stabilité au cours du temps par spectroscopie UV ont été
effectuée sur des solutions de saccharose et fructose irradiés. Les résultats sont
représentés sur la figure 15.
Figure 15. La variation de l’absorbance en UV de solution de concentration 2% (m/m) de saccharose (à 267 nm) et de fructose (à 286nm) irradiés à l’état solide juste après
dissolution en fonction du temps [17]
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45
L’absorbance de la solution de saccharose irradié augmente pour se stabiliser au
10ème jour d’analyse. Cependant celle du fructose irradié diminue jusqu’à une valeur
stable dès le 4ème jour. Ces résultats ont amené N.D.Yordanov et E.Geogieva [17] à
étudier la réponse en absorbance de solution de fructose irradié en fonction de la
dose appliquée de rayonnement gamma de source au 60Co (figure 16) et la
dépendance de cette variation du temps de stockage après dissolution (figure 17).
Figure 16. La variation de l’absorbance d’une solution de fructose de concentration 2%(m/m) irradié par un rayonnement gamma de source au 60Co en fonction de la dose reçue [17]
Figure 17. La variation de l’absorbance d’une solution de fructose de concentration 2% (m/m) irradié par un rayonnement gamma de source au 60Co en fonction de la dose appliquée en fonction du temps de stockage en solution : (1) immédiatement après dissolution, (2)
après 3 jours et (3) après 5 jours [17]
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46
La variation de l’absorbance de la solution de fructose irradié en fonction de la
dose appliquée est linéaire. Cette absorbance diminue au cours du temps de stockage
de la solution après sa dissolution.
La dépendance de l’absorbance à 286 d’une solution de fructose irradié en
fonction de sa concentration en solution a été étudié pour une gamme de
concentration de 2 à 60% (m/m) pour une dose D = 5,5 kGy et elle est représentée sur
la figure 18.
Figure 18. La variation de l’absorbance à 286 nm d’une solution de fructose irradié par une dose D=5,5 kGy de rayonnement gamma de source au 60Co
en fonction de la concentration [17]
La variation de l’absorbance à 286 nm d’une solution de fructose irradié par
une dose D=5,5 kGy de rayonnement gamma de source au 60Co en fonction de la
concentration est linéaire jusqu’à une concentration de 20% (m/m)
33.. CCoonncclluussiioonn ::
Les essais et les recherches sur le sucre pour une application en dosimétrie de
rayonnement gamma d’une source au 60Co sont variés. Les caractéristiques
dosimétriques déterminée lors des recherches citées dans ce chapitre prouvent que le
sucre peut être déterminé dans le domaine de dosimétrie pour une bonne plage de
doses allant de 0,005 à 2000 kGy. Ainsi son d’application est très intéressante dans
CNSTN-INSAT CHCHCHCH2222 : : : : Revue de littératureRevue de littératureRevue de littératureRevue de littérature
47
plusieurs domaines pour les faibles doses (domaine agroalimentaire), moyennes et
fortes doses (désinfection, stérilisation…).
La manipulation facile, la disponibilité, l’application dans un grand intervalle
de dose, le bas coût rendent le sucre un bon choix de dosimètre.
Nous avons remarqué que l’étude de la conductivité et du pH des solutions de
sucre irradiés n’a pas été bien développée. Nous allons essayer dans cette étude de
voir la variation de ces deux paramètres pour le sucre irradié et de faire une
corrélation avec les résultats trouvés et avec les autres méthodes utilisées.
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
48
11.. IInnttrroodduuccttiioonn
Les méthodes que nous avons utilisé pour étudier le comportement du sucre
solide suite à son irradiation sont :
1) La conductivité électrique
2) La pH-métrie
3) La spectroscopie UV Visible.
Le principe de chaque méthode sera expliqué dans ce chapitre avec la
présentation du matériel et des appareils utilisés.
22.. MMéétthhooddeess
22..11.. LLaa ccoonndduuccttiivviittéé éélleeccttrriiqquuee
22..11..11.. LLaa ccoonndduuccttiivviittéé σσ dd’’uunnee ssoolluuttiioonn
C’est une grandeur qui définit l’aptitude de la solution à conduire le courant.
Chaque espèce ionique i de la solution contribue à la conductivité totale notée σσ sol .
La conductivité σσ i due à chaque ion i est définie par l’équation (11) :
σσ i= |zi| . Ci. ui . F Equation (11) .
avec : |zi| : Valeur absolue de la charge de l’ion considéré
Ci : concentration de l’ion dans la solution (mol/m3)
ui : mobilité de l’ion (m²/s.V)
F : un faraday : 96 500 coulombs par mole
La conductivité totale s’écrit donc selon l’équation (12) :
σσ sol= FΣ |zi| . Ci. ui Equation (12) .
L’unité de la conductivité est le siemens par mètre (S/m).
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
49
La résistivité correspondante de la solution se note ρsol =σ sol
1 et est exprimé en
ohms-mètres (Ω.m) [19]
22..11..22.. CCoonndduuccttaannccee GG
Une colonne d’électrolyte de longueur l ; de section S, de résistivité ρ a une
résistance R :
R=ρ. Sl Equation (13) .
R en ohms
l en mètre
S en mètres carrés
ρ en ohms-mètres
Sa conductance est : G =R1 avec G en Siemens[19]
soit G = σσ. l
S
Equation (14) .
22..11..33.. CCoonndduuccttiivviittéé ééqquuiivvaalleennttee
Lorsque un électrolyte contient deux sortes d’ions seulement, on définit la
conductivité équivalente σσ sol de l’électrolyte par unité de concentration en charge
Ceq.
λsol = C eq
solσ Equation (15) .
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
50
La concentration en charge se calcule pour le cation et pour l’anion.
Ceq =|zi|.Ci Equation (16) .
Avec |zi| : charge apportée par le cation ou l’anion pour une mole de soluté,
en valeur absolue.
Ci : concentration molaire de l’anion ou du cation.
A chaque ion correspond une conductivité équivalente ionique λi, telle que :
λi =C ieq
iσ Equation (17) .
et
Cieq =|zi|.Ci = Ceq Equation (18) .
on a σσ i= |zi| . Ci. ui. F
λi=C i.
F . . .
zuCz
i
iii = ui. FFFF Equation (19) .
La conductivité équivalente d’un ion i est donc égale au produit de la constante
de Faraday F par sa mobilité ui. [19]
22..11..44.. NNoommbbrree ddee ttrraannssppoorrtt tt
La fraction transportée par un ion i est appelée le nombre de transport ti de
l’ion i.
ti < 1 et Σ ti=1
La fraction du courant transportée est le rapport entre la conductivité de l’ion
considéré et la conductivité totale de la solution. [19]
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51
ti = σσ
sol
i ou t i= λλ
sol
i Equation (20) .
22..11..55.. LLaa ccoonndduuccttiimmèèttrriiee
L’appareil permettant de mesurer la conductance G d’une solution est le
conductimètre, muni d’une cellule conductimétrique. Cette dernière de forme
géométrique connue, emprisonne un cylindre d’électrolyte de section S et de
longueur l. La relation reliant ces grandeurs est la suivante :
G= σ. l
S
Equation (21) .
l
Sest appelée la constante de cellule k (unité le mètre) [19]
G= σσ. K Equation (22) .
22..22.. LLaa ccoonndduuccttiivviittéé àà hhaauuttee ffrrééqquueennccee
22..22..11.. IInnttrroodduuccttiioonn
La connaissance des paramètres : permittivité diélectrique et conductivité
électrique, est déterminante en dosimétrie électromagnétique ou pour la distribution
du champ électrique et/ou magnétique au sein du matériau cible.
Les valeurs des permittivités et conductivité des matériaux ou des solutions aux
fréquences d'intérêt ne peuvent être mesurées directement et sont donc obtenus par
la mesure de l'impédance du milieu d'investigation. [20].
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
52
22..22..22.. CCoonndduuccttiivviittéé,, iimmppééddaannccee
De nombreux matériaux sont à la fois diélectriques (isolants) et conducteurs :
leur conductivité n'est pas nulle. L'application d'un champ électrique à un tel milieu
engendre donc un courant de conduction.
La conductivité est une grandeur qui n’est pas directement mesurable et est
généralement déduite d'une mesure d'impédance.
L’impédance est le rapport de l'amplitude complexe d'une grandeur
sinusoïdale (tension électrique) à l'amplitude complexe de la grandeur induite
(courant électrique)
L'impédance Z* traduit la relation entre la tension aux bornes d'un circuit et le
courant le traversant suivant la loi d'Ohm à l'échelle macroscopique :
U*=Z*.I* Equation (23) .
22..22..33.. PPrriinncciippee ddee llaa mméétthhooddee
La variation de la conductivité est déterminée par la variation de la tension
électrique aux bornes de l’électrode suite à l’application d’un courant électrique.
22..22..44.. IInnssttrruummeennttaattiioonn
Donc pour la détermination de la conductivité à haute fréquence nous avons
recours à la détermination de l’impédance. La chaîne instrumentale classique
assurant la mesure de la l’impédance peut être dissociée en plusieurs éléments
comme le montre la figure 19.
L'échantillon sous test est caractérisé par des propriétés électriques σ'X (la
conductivité) et ε'X (la permittivité) dont l'évaluation se déduit de la mesure de
l'impédance électrique complexe ZX* par la résolution d'un problème inverse. [20]
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53
Figure 19. La chaîne instrumentale de la mesure de l’impédance. [20]
La méthode essentiellement utilisée est la méthode des quatre points (ou V/I)
étendue aux hautes fréquences. L'étalonnage du système de mesure s'effectue à l'aide
de solutions salines de référence.
Warburg a proposé un modèle de quantification de l'impédance de
perturbation liée à la polarisation des électrodes (Figure 20.).
Figure 20. Modèle de Warburg décrivant l'interface milieu électrode [20]
Elle se résume à l'expression simplifiée suivante :
Equation (24) .
Où k est une constante déterminée par le milieu [Warburg, 1899]. Les éléments de
l'impédance de Warburg peuvent être déterminés théoriquement [Kovacs,1994] :
Equation (25) .
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54
Où f est la fréquence en Hertz, D est le coefficient de diffusion ionique (cm2 /sec), Rw
est en Ω·cm2 et Cw est en C/cm2.
Pour un milieu matériel linéaire, homogène et isotrope, l'impédance est une fonction
de ses propriétés électriques, la conductivité et la permittivité, mais aussi dépend des
facteurs géométriques de la cellule par un facteur de cellule "k" (m-1) :
Equation (26) .
22..22..55.. LLeess cceelllluulleess ddee mmeessuurree
Les échantillons liquides se trouvent dans des ampoules qu’on place dans la
cellule de mesure (Figure 21)
Figure 21. La cellule de mesure de la conductivité à haute fréquence [20]
22..22..66.. MMéétthhooddeess ddee ddéétteerrmmiinnaattiioonn ddeess ccaarraaccttèèrreess ddiiéélleeccttrriiqquueess ddeess
éécchhaannttiilllloonnss
22..22..66..11.. LLee pprreemmiieerr mmooddèèllee
La méthode des éléments finis a été utilisé à l'aide d’un logiciel (Femlab) pour
déterminer la densité de courant, les lignes de champ, ainsi remonter à l'impédance
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
55
et donc aux caractéristiques diélectriques du milieu et ce en modélisant les
phénomènes dus aux couplages entre les électrodes et le milieu.
Dans un premier temps, un dispositif permettant de mesurer précisément
l'impédance a été développé. Les distributions de potentiels dans une micro cellule
(Figure 22) en vue d'optimiser son dimensionnement ont été développées, comme la
formulation des lignes de champ et des potentiels dans la cellule métrologique
couplée au milieu et la formulation des caractéristiques diélectriques de celui-ci à
partir de l'expression de son impédance (Figure 23).
Figure 22. La distribution du potentiel dans les microcellules [20]
Figure 23. Modélisation sous Femlab des lignes de champ pour des électrodes planaires dans le
réservoir du fluide étalon. La densité de courant permet de remonter aux caractéristiques diélectriques en fonction du facteur de forme de la cellule [20]
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56
22..22..66..22.. LLee ddeeuuxxiièèmmee mmooddèèllee
Le deuxième modèle est constitué d'une matrice permettant de connecter par
multiplexage jusqu'à 16 électrodes par rapport à un plan de masse. Il a été réalisé par
Antoni Ivorra et Rodrigo Gomez [20] du Centre Nacional de Microelectrónica de
l'Universidad Autónoma de Barcelone. La figure 24 montre les différents éléments
qui composent la chaîne thermostatée, ainsi que la microcellule de mesure pour des
échantillons. [20]
Figure 24. Matrice d'électrodes microniques platinisées destinées à la mesure multiplexée
d'impédance E : Champs électrique, I : courant électrique, J : densité électrique [20].
22..33.. LLaa ppHH--mmééttrriiee
22..33..11.. DDééffiinniittiioonn dduu ppHH
Le pH est défini par :
]log[ 3+−= OHpH Equation (27) .
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
57
Le pH d’une solution ne peut être calculé de manière précise que pour des
solutions diluées, pour lesquelles activité et concentrations sont égales. On peut
encore calculer l’activité de l’ion H+ en multipliant la concentration molaire de cet ion
par son coefficient d’activité.
Pour les solutions concentrées et même les solutions tampons, il est impossible
de définir avec précision le pH. Par convention internationale, on définit le pH
comme étant le résultat de mesure obtenue au moyen d’une chaîne galvanique.
La f.é.m de la pile peut s’écrire :
E=Eréf =F
RTaHln + =E réf + 0,059 pH
à 25 °C
Equation (28) .
Eréf est égal à + 0,338 V.
L’étalonnage préalable définissant Eréf s’effectue au moyen de solutions
suffisamment diluées et en utilisant des solutions étalons définies par l’Union
Internationale de Chimie Pure et Appliquée (IUPAC). [21]
22..33..22.. MMeessuurree dduu ppHH :: éélleeccttrrooddee ddee vveerrrree
La méthode actuelle la plus adaptée à la mesure du pH est l’électrode de verre.
Elle est constituée d’une petite sphère de verre mince remplie d’une solution de HCl
de pH constant et incluant une électrode de référence Ag, AgCl.
Le principe repose sur la propriété de la membrane de verre qui est semi-
perméable uniquement aux protons (tH + =1), de sorte qu’elle constitue une pile de
concentration entre la solution et l’intérieur de l’électrode. [21]
Il s’établit un potentiel de jonction de part et d’autre de la paroi :
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
58
Π= F
RT ln
][
][
intH
Hsol
+
+ Equation (29) .
Le terme [H+]int est constant, donc s’introduit dans Eréf, et le potentiel E s’écrit
toujours :
E=E’°-0,059 pH (à 25°C) Equation (30) .
Figure 25. Electrode de verre [21]
22..44.. LLaa ssppeeccttrroossccooppiiee UUVV
La spectroscopie représente une méthode d’étude de la lumière et des
rayonnements électromagnétiques (tels que les rayons X, le rayonnement ultraviolet,
le rayonnement infrarouge…). Elle peut même inclure des techniques qui
n’impliquent pas des rayonnements électromagnétiques (la spectroscopie de masse,
la spectroscopie électronique…). [14]
22..44..11.. LLee ssppeeccttrree éélleeccttrroommaaggnnééttiiqquuee
Le spectre électromagnétique couvre un domaine extrêmement étendu de
longueurs d’onde et de fréquences, donc d’énergie. Ce domaine est tellement grand
qu’il nécessite une échelle logarithmique. La figure 26 montre qualitativement les
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
59
principales régions spectrales que l’on sépare en se basant sur les méthodes requises
pour émettre et détecter les divers types de rayonnement. [14]
Figure 26. Les principales régions spectrales [22]
22..44..22.. LL’’aabbssoorrppttiioonn dd’’uunn rraayyoonnnneemmeenntt
L’absorption est un phénomène au cours duquel une espèce chimique dans un
milieu transparent atténue sélectivement l’intensité du rayonnement
électromagnétique incident, à certaines fréquences. Selon la théorie quantique,
chaque particule élémentaire possède un ensemble unique d’états énergétiques, celui
dont le niveau énergétique est le plus bas est l’état fondamental. Lorsqu’un photon
passe au voisinage d’une particule, il peut être absorbé seulement et seulement si
l’énergie du photon est exactement égale à la différence d’énergie entre l’état
fondamental et un des états d’énergie plus élevés de la particule. Donc l’énergie du
photon est transférée à l’atome, l’ion ou la molécule qui passe à un état d’énergie
plus élevé appelé état excité. Après un temps court (10-6 à 10-9s), l’espèce excitée
revient à son état fondamental initial en cédant son excès d’énergie à d’autre atomes
ou molécules présents dans le milieu. Ce phénomène de relaxation entraîne une
légère augmentation de la température du milieu. La relaxation peut également se
produire par décomposition photochimique de l’espèce pour former de nouvelles
espèces ou par émission de rayonnement fluorescents ou phosphorescent. La
quantité d’énergie thermique libérée par relaxation est habituellement petite pour
être détectée. [14]
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
60
22..44..33.. LLeess ssppeeccttrreess dd’’aabbssoorrppttiioonn
Pour décrire les propriétés absorbantes d’une espèce, on utilise son spectre
d’absorption qui est un graphique d’une fonction d’atténuation d’un faisceau de
rayonnement en fonction de la longueur d’onde, de la fréquence ou du nombre
d’ondes. Pour mesurer l’atténuation du faisceau, nous utilisons deux termes : la
transmittance et l’absorbance. [14]
Figure 27. Atténuation de la puissance d’un faisceau en passant par une solution absorbante de concentration C [14]
22..44..33..11.. LLaa ttrraannssmmiittttaannccee
La figure 27 représente un faisceau lumineux parallèle avant et après son
passage à travers une couche de solution absorbante. Après des interactions entre
photons et particules absorbantes, la puissance du faisceau est atténuée et passe de P0
à P. La transmittance du milieu est définie comme la fraction qui est transmise par le
milieu :
T=PP
0
Equation (31) .
La transmittance est souvent exprimée en pourcentage, soit :
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
61
T%=PP
0
×100
%
Equation (32) .
22..44..33..22.. LL’’aabbssoorrbbaannccee ::
L’absorbance A d’une solution est définie par :
A=-log10T=logPP 0
Equation (33) .
Contrairement à la transmittance, l’absorbance d’une solution augmente lorsque
l’atténuation du faisceau augmente. [14]
22..55.. TTrraavvaaiill ssuurr lleess ppiiccss
Pour l’exploitation des spectres donnés par la méthode de spectroscopie UV
visible, nous avons eu recours à plusieurs traitements que nous allons présenter dans
cette section.
22..55..11.. TTrraaiitteemmeenntt mmaannuueell
Dans un certain nombre de cas, la courbe présente de pics, des « courbes en
cloche ». L'information pertinente peut provenir de la position, de la hauteur, de la
largeur ou de la surface du pic. Un des grands problèmes est celui de la
superposition de deux pics, lorsque la distance entre deux pics est faible par rapport
à leur largeur. [22]
22..55..11..11.. SSoommmmeett dd''uunn ppiicc
Le pic se superpose en général à une courbe que l'on appelle le fond. Au sens
strict, le sommet du pic est le point le plus haut. Toutefois, lorsque les points
présentent des oscillations importantes (bruit), le point maximal n'est pas forcément
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
62
représentatif du pic. On peut alors faire un lissage, ou bien faire une régression avec
une fonction courbe. [22]
aa.. RRééggrreessssiioonn
Dans certains cas, on sait que les valeurs doivent suivre une loi mathématique.
Si cette loi est suffisamment simple, on peut en déterminer les paramètres à partir
des points : c'est la régression.
bb.. LLiissssaaggee
En mathématiques, on peut définir des fonctions nulle part continues, ou bien
continues mais nulle part dérivables. Toutefois, ces fonctions ne sont d'aucune utilité
en sciences expérimentales ; toutes les courbes peuvent êtres considérées comme
continues et dérivables, du moins par partie. Il est donc légitime d'effectuer un
lissage au lieu de se contenter de relier les points par une ligne brisée.
22..55..11..22.. LLaarrggeeuurr dd''uunn ppiicc
Pour déterminer la largeur d'un pic, on utilise en général la largeur à mi-
hauteur. Pour cela :
1.on trace une droite verticale passant par le sommet du pic,
2.on détermine le milieu du segment entre le sommet et le fond ;
3.on trace une droite parallèle au fond.
La largeur à mi-hauteur est la largeur du segment que forme l'intersection de
cette droite avec la courbe.
On peut également définir la largeur du pic par la longueur du segment
joignant les points d'inflexion des flancs. Enfin, si l'on dispose des valeurs des points,
on peut utiliser l'écart type expérimental s, c'est-à-dire la racine carrée de la variance
empirique des points du pic. [22]
Equation (34) .
où est la position du sommet.
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
63
22..55..11..33.. SSuurrffaaccee dd''uunn ppiicc
Il n'existe pas de manière graphique de déterminer la surface d'un pic. La seule
manière de déterminer la surface du pic consiste à découper le pic avec des ciseaux et
à le peser avec une balance suffisamment précise. [22]
22..55..22.. TTrraaiitteemmeenntt aauuttoommaattiisséé
Lorsque les points sont relevés sous forme de valeur, il est alors intéressant de
faire les traitements par informatique. On peut prendre un fond linéaire en
définissant des positions fixes. Mais on peut aussi ajuster un polynôme sur la courbe
que l'on obtient lorsque l'on enlève les pics.
On peut ajuster le pic par régression (par exemple fonction gaussienne) ; dans ce
cas-là, les paramètres du pic peuvent être déduits des paramètres de la fonction. [22]
22..55..22..11.. PPoossiittiioonn eett hhaauutteeuurr dduu ppiicc
La position du sommet peut être déterminée en ajustant une parabole aux
points situés autour du point le plus haut. [22]
22..55..22..22.. SSuurrffaaccee eett llaarrggeeuurr dduu ppiicc
La surface, nette ou brute, peut être déterminée par intégration numérique.
On peut alors définir une autre largeur : la largeur intégrale, qui est le rapport
de la surface nette sur la hauteur nette. C'est la largeur d'un rectangle qui aurait la
même surface nette et la même hauteur nette que le pic. [22]
22..55..22..33.. DDééccoonnvvoolluuttiioonn ddee ppiiccss
Un pic correspond à un phénomène physique. Lorsque des phénomènes
génèrent des pics proches, ceux-ci peuvent se recouvrir ; on parle parfois
d'interférence.
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
64
Si l'on a un modèle mathématique pour la forme des pics, on peut les séparer.
On parle de désommation , ou encore de déconvolution.
Dans d'autre cas, la forme du pic dépend de plusieurs paramètres. Le pic est
alors la somme ou le produit de convolution de fonctions élémentaires, la forme de
chaque fonction dépendant des paramètres. L'opération permettant de décomposer
les pics en fonctions élémentaires porte aussi le nom de déconvolution. [22]
Le logiciel que nous avons utilisé lors de cette étude pour effectuer la déconvolution
des spectres UV Visible est Origine de version 6.1 d’OrigineLab Corporation.
33.. MMaattéérriieell
33..11.. LLeess ssuuccrreess
33..11..11.. LLeess gglluucciiddeess ::
Les glucides ou saccharides sont des composés essentiels pour tous les
organismes vivants et sont les molécules biologiques les plus abondantes. Ce sont
des hydrates de carbones de formule brute générale (C.H2O) n, où n≥3. Les unités de
base des glucides sont ce qu’on appelle des monosaccharides. [23]
33..11..11..11.. LLeess mmoonnoossaacccchhaarriiddeess ::
Les monosaccharides ou sucres simples sont des dérivés aldéhyde ou cétone de
chaînes linéaires polyalcools qui contiennent au moins trois atomes de carbones.
Les monosaccharides sont classés selon la nature chimique de leur groupe
carbonyl et leur nombre d’atomes de carbone.
• Selon la nature chimique de leur groupement carbonyl :
o Si le groupe carbonyl est un aldéhyde, le sucre est un aldose (exemple : le
glucose).
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
65
o Si le groupe carbonyl est une cétone, le sucre est un cétose (exemple : le
rébulose).
• Selon le nombre d’atome de leur groupement carbonyl :
Les monosaccharides les plus petits sont ceux qui ont trois atomes de carbones :
les trioses, ceux qui sont avec quatre, cinq, six, sept, etc. atomes sont respectivement,
des tétroses, des pentoses, des hexoses, des heptoses, etc.
L’examen de la formule moléculaire du glucose montre que tous ses atomes
de carbone sauf deux ---C1 et C6--- sont des centres chiraux ce qui fait que les
aldoses à n atomes de carbones ont 2 n-2 stéréoisoméres. [23]
33..11..11..22.. LLeess ppoollyyssaacccchhaarriiddeess
Les polysaccharides, appelés aussi les glycanes, sont constitués de
monosaccharides liés entre eux par des liaisons glycosidiques.
On distingue :
o Les homopolysaccharides : qui présentent un seul type de monosaccharide. Ils
peuvent être classés en fonction de la nature de la nature de leur unité
monosaccharide (exemple : les glucanes qui sont des polymères de glucose et les
galactanes qui sont les polymères de galactose)
o Les hétéroplolysaccharides : qui présentent plusieurs types de
monosaccharides. Les séquences monosaccharidiques des hétéropolysaccharides sont
généralement formées de quelques types de monosaccharides qui s’alternent selon
une séquence répétitive. [23]
� Les disaccharides :
Ce sont des polysaccharides constitués de deux monosaccharides liés entre eux
par une liaison glucosidique. On site par exemple de disaccharides : le saccharose, le
lactose, le maltose, le cellobiose…
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
66
33..11..22.. LLee ssaacccchhaarroossee
Figure 28. Molécule de saccharose [16]
Le saccharose de formule brute C12H22O11 est le disaccharide le plus abondant. Il
se trouve dans le règne végétal et il est connu comme sucre de table. C’est un sucre
non réducteur .Il est constitué de deux unité monosaccharidiques : le Glucose
(C6H12O6) et le fructose (C6H12O11). [24]
Le nom systématique du saccharose est : l’O-α-D-glycopyranosyl-(1→2)-β-
fructofuranoside, où le symbole (1→2) indique que la liaison glucosidique unit le
C1du résidu glucose au C2 du résidu fructose.
Le saccharose a un pouvoir rotatoire positif : [α]20D =+66,5°
Par hydrolyse, il donne du glucose et du fructose en quantités égales. [24]
1C12H22O11 + H2O → 1 C6H12O6 + 1 C6H12O11 (article A)
Saccharose Glucose Fructose
Par hydrolyse enzymatique ou acide, il donne donc un mélange de glucose
([α]20D =+52,2°) et de fructose ([α]20D = -93°) dont de pouvoir rotatoire résultant négatif.
[24] Cette hydrolyse de saccharose s’accompagne d’un changement du sens de
rotation optique qui passe de dextro à levo, c’est l’origine de la dénomination : sucre
inverti.
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
67
33..11..33.. LLee ssuuccrree uuttiilliisséé::
Le sucre utilisé pour cette étude est du saccharose en morceaux, cristallisé et de
couleur blanche, acheté du marché local, de marque : ENNAHLA, de l’Industrielle
du sucre de Tunisie (Zone industrielle Ben Arous).
33..22.. LL’’iirrrraaddiiaatteeuurr sseemmii iinndduussttrriieell aauuxx rraayyoonnnneemmeennttss ggaammmmaa aauu
CCoobbaalltt--6600
L’unité de radiotraitement est une source scellée radioactive de rayons gamma
contenant du cobalt – 60, installée au Centre National des Sciences et Technologies
Nucléaires à Sidi Thabet.
La source est télescopique, constituée de deux cylindres encastrables chacun
contient 4 crayons de cobalt-60 de 45,2 cm de long et sont disposés et encapsulés
suivant une symétrie axiale. Le stockage de cette source se fait à sec dans un
container cylindrique dans lequel elle a été transportée. Il est constitué d’acier et de
plomb. L’activité initiale de la source est de 98.000 Ci (le 09 Avril 1999).
Les parties constituant l’unité d’irradiation sont shématisées sur la figure 29.
Les produits industriels à traiter sont transportés à l’intérieur de la cellule
d’ionisation à l’aide de 5 chariots conduits par un système de convoyage
électromécanique fixé au sol. Chaque chariot peut transporter au maximum 24
caisses de dimensions (54 x 35 x 27) cm chacun, disposées à raison de 4 par étage, et
sur une hauteur de six étages, soit un volume total de 1,22 m3. Au cours du
traitement, les cinq chariots sont transportés à l’intérieur de la cellule et disposés
autour de la source où seules 2 rangées de caisses sont en face de la source, les 2
autres rangées sont contre le mur. Un cycle de traitement comprend 2 demi-cycle. A
la fin du premier demi-cycle, les produits sont déplacés à l’extérieur de la cellule,
subissent un retournement de 180° puis sont reconduits dans la cellule pour
continuer le deuxième mi-cycle de traitement. Cette opération est effectuée dans le
but d’assurer une bonne homogénéité de dose absorbée.
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
68
Figure 29. Plan architectural de l’unité de radiotraitement du CNSTN à Sidi-Thabet.
33..33.. LLeess iirrrraaddiiaattiioonnss eett lleess ccoonnddiittiioonnss ddee ccoonnsseerrvvaattiioonn
Le sucre est irradié sous sa forme solide en morceau. Dix morceaux de sucre en
moyenne sont emballés par du papier blanc. Lors de l’irradiation, ils sont
directement placés sur le cylindre de la source, ainsi nous avons travaillé pour le
débit maximal °D = 166.2 Gy/min. La valeur de ce débit a été déterminée en utilisant le
dosimètre Fricke.
Suite à son irradiation, quand il est sous sa forme solide, le sucre emballé dans
du papier est stocké à l’obscurité et à l’abri de l’humidité. En solution, il est conservé
dans une chambre froide à l’obscurité à 5°c.
33..44.. LLee ccoonndduuccttiimmèèttrree eett llee ppHH--mmèèttrree
L’étude de la conductivité et du pH a été effectuée à l’aide d’un analyseur
électrochimique: CONSORT model C931 (pH/mV/conductivity/°c meter)
L’électrode de pH est de modèle : SP10T pH + ATC (Pt1000) et la plage de pH est
de 0 à 13
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
69
Electrode de conductivité est de modèle : SK20T 2, de constante d’électrode : K=1
et la plage de conductivité est de 1µS/cm à 100 mS/cm.
Le logiciel utilisé est
Il permet d’effectuer des mesures ponctuelles à un intervalle de temps bien
déterminé.
Le logiciel de traitement des données est CONSORT DIS.
Figure 30. Analyseur électrochimique CONSORT C931.
33..55.. LL’’oosscciilllloottiittrraatteeuurr
L’oscillotitrateur utilisé est un système dosimétrique à haute fréquence (High
Frequency Dosimeter system) et il est de modèle TRIEM INSTRUMENTATION,
fabriqué par SENSOLAB LTD. Cet appareil est représenté sur la figure 31.
La fréquence utilisée est 10 MHz.
CNSTN-INSAT CH3CH3CH3CH3 : : : : MéthodesMéthodesMéthodesMéthodes et matériels et matériels et matériels et matériels
70
Figure 31. Oscillotitrateur à haute fréquence.
33..66.. LLee ssppeeccttrroopphhoottoommèèttrree
L ’étude de l’absorbance UV visible a été réalisée au laboratoire des corps gras à
l’INRAP au technopôle Sidi Thabet, grâce à un spectrophotomètre modèle JASCO
L’instrument effectue des mesures d’Absorbance, de pourcentage de
Transmission et de Concentration dans une gamme de longueur d’ondes de 190 à
1100 nanomètres d’une précision de ± 0,5 nm, de source de lumière : une lampe
halogène, de vitesse de balayage de 40 à 4000nm/min. Le logiciel de traitement des
donnés est le logiciel JASCO spactra-manager.
44.. CCoonncclluussiioonn ::
Le matériel et les appareils que nous avons utilisés nous ont permis de collecter
plusieurs informations que nous allons essayer de présenter et d’exploiter dans le
chapitre suivant.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
71
11.. IInnttrroodduuccttiioonn
Le but de ce travail est d’étudier l’évolution de la conductivité électrique du
sucre en solution irradié sous sa forme solide en vue de son application en dosimétrie
nucléaire. Pour voir l’impact du rayonnement gamma sur le matériau, nous avons
suivi le comportement de la solution aqueuse par conductimètrie et pH-métrie. De
plus l’étude par spectroscopie UV Visible clôturera ce travail. D’autre part, l’effet de
la concentration, de la dose du rayonnement gamma sur la réponse des solutions du
saccharose et la stabilité post-irradiation du sucre à l’état solide et en solution ont fait
l’objet d’un intérêt particulier dans cette étude.
22.. LLaa ccoonndduuccttiivviittéé éélleeccttrriiqquuee
22..11.. IInnttrroodduuccttiioonn ::
Dans cette section nous allons présenter les résultats de l’étude conductimètrique
des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une source au 60Co. Les
effets de concentration, de la dose et la stabilité post irradiation.
22..22.. EEffffeett ddee llaa ccoonncceennttrraattiioonn
L’étude de la variation de la conductivité des solutions de sucre en fonction de la
concentration a été réalisée pour des solutions de teneurs variant entre 0,1 et 60 (%
m /m) préparées à partir de morceaux solides irradiés à une dose de 20 kGy. La
première série de mesure a été effectuée après trois jours de l’irradiation. Par contre
la seconde mesure a été faite le dixième jour après l’irradiation. Les résultats sont
schématisés sur les figures : 32, 33 et 34. Il est à noter que le solide n’est dissout dans
l’eau qu’après 3 ou 10 jours après l’irradiation. Dans le cas contraire, il restera
conservé à l’état solide à l’obscurité et à l’abri de l’humidité.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
72
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70
concentration (%(m/m))
σ (
uS/c
m)
σ (après 10j)σ (après 3j)
Figure 32. La variation de la conductivité des solutions de sucre irradié sous sa forme solide en
fonction de la concentration, trois et dix jours après l’irradiation
σ = 2,3872c + 2,9503R2 = 0,9987
σ = -0,8359C + 67,553R2 = 0,9951
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60concentration (%(m/m))
σ (
uS/c
m)
c: [0,20%]c:[20,60%]
Figure 33. La variation de la conductivité des solutions de sucre irradié sous sa forme solide en
fonction de la concentration, trois jours après l’irradiation par une source au 60Co, D=20 kGy
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
73
σ = -0,7364C + 56,77R2 = 0,9901
σ = 1,0148C + 13,518R2 = 0,9832
σ = 2,6117C + 3,1218R2 = 0,9909
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 10 20 30 40 50 60 70
concentration (%(m/m))
σ (
uS/c
m)
c: [0,10%]c:[10,25%]c:[25,60%]
Figure 34. La variation de la conductivité d’une solution de sucre irradié sous sa forme solide en
fonction de la concentration, dix jours après l’irradiation par une source au 60Co, D=20 kGy
Les résultats montrent que, pour les deux séries, la conductivité augmente
linéairement avec la concentration jusqu’à une valeur maximale. Elle est de 20% pour
la première série et 25% pour la deuxième. Au delà de ces deux valeurs la
conductivité diminue linéairement avec l’augmentation de la concentration.
D’autre part nous constatons que l’évolution de la conductivité en fonction de la
concentration est identique pour les deux séries dans l’intervalle 1-10%. Entre 10 et
25%, nous avons une diminution de pente de 61% en augmentant le temps de
stockage. De plus, le même comportement électrique a été détecté dans l’intervalle
25-60%, mais dont la pente décroît d’environ 12% en passant de 3 à 10 jours.
Ces constatations montrent que les solides irradiées à 20 kGy et donnant des
solutions de teneurs inférieures à 10 % sont plus stables.
Aussi, on pense que pour chaque intervalle de concentration observé correspond
à des modifications entraînant probablement des différentes espèces dont les
mobilités en solution sont différentes.
D’autre part la diminution du caractère ionique dans les deux séries, pour les
concentrations supérieures a 20%, pourrait être due à une recombinaison dans le
solide des espèces radicalaires soit pour donner de nouveaux radicaux moins
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
74
conducteurs en solution aqueuse soit des composés neutre non ionique en milieu
aqueux qui pourraient être observées en absorption optique.
22..33.. EEffffeett ddee llaa ddoossee
22..33..11.. LLaa ccoonndduuccttiivviittéé àà bbaassssee ffrrééqquueennccee
L’effet de la dose du rayonnement gamma pris par le sucre solide a été étudié
dans le domaine 0,1 à 58 kGy. La représentation graphique traduisant la variation de
la conductivité en fonction de la dose, pour une concentration de 20% est schématisée
sur la figure 35.
σ = 0,7819D + 26,159R2 = 0,9874
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60Doses (kGy)
σ (µ
S/c
m)
Doses: [0-9 kGy]Doses:[10-58 kGy]
Figure 35. La variation de la conductivité d’une solution de sucre 20%(m/m) en fonction de la dose
appliquée au sucre irradié sous sa forme solide par une source au 60Co, 3 jours après l’irradiation
22..33..22.. LLaa ccoonndduuccttiivviittéé àà hhaauuttee ffrrééqquueennccee
L’effet de la dose pris par le sucre solide sur la valeur de la conductivité à haute
fréquence a été étudié dans le domaine 0,1 à 160 kGy. La représentation graphique
traduisant la variation de la conductivité en fonction de la dose, pour une
concentration de 20% est schématisée sur la figure 36.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
75
U = 186,19D + 2712
R2 = 0,9852
U = 52,524D + 5587,7
R2 = 0,9946
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
0 50 100 150 200
Doses (kGy)
Ten
sion
(m
V)
Dose [0,5;20]Dose [20;160]
Figure 36. La variation de la tension au borne de l’électrode de l’Oscillotitrateur d’une solution de
sucre 20%(m/m) en fonction de la dose appliquée au sucre irradié sous sa forme solide par un rayonnement gamma d’une source au 60Co, 3 jours après l’irradiation
A basse fréquence, pour des doses D ≥ 10 kGy, une bonne linéarité exprimant
la proportionnalité de la conductivité à haute fréquence avec la dose est établie. Dans
ce domaine le sucre peut être considéré comme un dosimètre fiable pour la détection
du rayonnement gamma. D’autre part la zone de faible dose (D<10 kGy) présente des
variations aléatoires non explicables à cause de la complexité des phénomènes qui se
déroule dans le solide. Ce comportement est éliminé lorsqu’on utilise des hautes
fréquences. Ainsi, on retrouve un alignement des points expérimentaux, aussi bien
au dessus et au dessous de 20 kGy (figure 36).
La valeur de la conductivité à basse fréquence à 10 kGy, constitue un point de
changement du comportement de l’échantillon, probablement dû à une
recombinaison ou à la formation des entités de comportement conductimétrique
différent.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
76
22..44.. SSttaabbiilliittéé ppoosstt--iirrrraaddiiaattiioonn
22..44..11.. CCoonndduuccttiivviittéé éélleeccttrriiqquuee
La réponse d’un dosimètre après l’irradiation change souvent avec le temps.
L'étude de l'influence de la durée de stockage des dosimètres entre l'irradiation et
leur dépouillement par l’instrument de mesure paraît naturelle dans certains cas, par
exemple, lors de la caractérisation d'une installation d'ionisation où le travail de
dépouillement peut être long [K. Farah et al., 2004. Investigation of the effect of some
irradiation parameters on the response of various types of dosimeters to electron
irradiation. Radiation Physics and Chemistry 71, pp. 337–341.].
A cette fin, nous avons mesuré la conductivité électrique de deux solutions
aqueuses, de même concentration (20%(m/m)) et de dose respectives 9 et 20 kGy sur
une période de 170 heures (Figure 37). Il est à noter que les mesures ont commencé
20 minutes après l’irradiation (pour des raison de sécurité) et dès la mise en solution.
29
34
39
44
49
0 20 40 60 80 100 120 140 160Temps (h)
σ(µ
S/c
m)
9 kGy20 kGy
Figure 37. La variation de la conductivité de deux solutions de sucre irradié sous sa forme solide par un rayonnement gamma d’une source au 60Co, de concentration 20% (m/m) pour les
doses 20 et 9 kGy au cours du temps
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
77
La figure 37 montre que la conductivité augmente considérablement après
l’irradiation pour les deux doses mais d’une manière différente. Ceci montre que la
cinétique d’obtention des composés conducteurs est distincte. Il est aussi à noter que
la stabilité de la solution aqueuse de sucre irradié par des doses 9 et 20 kGy est
obtenue respectivement à partir de 50 et 100h.
La croissance de σ observée pour ces deux doses se réalise d’une manière
différente. Ceci montre que la cinétique d’obtention des composés conducteurs est
distincte.
22..44..22.. LLaa ccoonndduuccttiivviittéé àà hhaauuttee ffrrééqquueennccee ::
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
0 5 10 15 20 25 30 35
Temps(jours)
Ten
sion
(m
V)
Figure 38. La variation de la tension aux bornes de l’électrode de l’Oscillotitrateur d’une solution de concentration 20%(m/m) de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une dose D=20 kGy et pour différents temps de stockage à l’état solide
D’après la figure 40, nous remarquons que la tension d’une solution de
concentration 20%(m/m) de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une source
au 60Co pour une dose D=20 kGy varie en fonction du temps de stockage du sucre à
son état solide.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
78
22..55.. CCoonncclluussiioonn
La conductivité électrique d’une solution de sucre irradié dépend de sa
concentration. Les variations de cette conductivité en fonction de la concentration et
du temps montre un comportement différent des ions en solution.
La conductivité électrique (à basse et à haute fréquence) d’une solution de sucre
irradié par un rayonnement gamma, de concentration 20%(m/m) dépend de la dose
reçu lors de l’irradiation. En effet, celle-ci croit quand la dose augmente en passant de
10 à 58 kGy pour les deux types de la conductivité. Cette croissance nous laisse
penser que le nombre des ions en solution augmente avec la dose ; par conséquent, la
molécule de sucre est entrain de se transformer en radicaux et en ions. Cette variation
proportionnelle à la dose est très intéressante pour une application en dosimétrie.
Pour les doses de 0,5 à 10 kGy, la variation des deux types de conductivité est
aléatoire. A faibles doses, nous avons un comportement différent qui limite
l’application de cette méthode dans cette gamme de dose.
La conductivité des solutions de sucre irradié varie en fonction du temps pour
se stabiliser après un certain temps qui dépend de la dose reçue. Plus la dose
augmente plus le temps de stabilisation de la valeur de la conductivité augmente.
Cette variation de la conductivité prouve que les radicaux et les ions en solution
évoluent jusqu’à un état d’équilibre qui correspond au temps de stabilisation. Cette
dépendance au temps de stockage en solution nous amène à standardiser la mesure
de la conductivité pour chaque dose à un temps bien précis après la stabilisation de
la valeur de cette grandeur électrique.
La conductivité à haute fréquence dépend aussi du temps de stockage du sucre
dans son état solide. Donc nous pouvons en conclure que même à l’état solide les
radicaux créés par irradiation évolue et se transforme même si leur stabilité à l’état
solide est plus importante que celle en solution.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
79
33.. LLaa ppHH--mmééttrriiee
33..11.. IInnttrroodduuccttiioonn
Parmi les raisons avec lesquelles on peut expliquer la conduction du courant
électrique dans la solution aqueuse du sucre et la formation de carbocations
provenant de la transformation dans l’eau des radicaux carbonyles conséquence de
l’irradiation du matériau par du rayonnement gamma. Etant donné la présence de
liaison plus fragile que la liaison C-H telle que O-H, il est donc opportun de vérifier
la sensibilité de cette dernière au rayonnement gamma. Pour vérifier cette hypothèse,
on pensé à l’utilisation d’un pH-mètre permettant de suivre cet indice.
33..22.. EEffffeett ddee llaa ccoonncceennttrraattiioonn
L’étude de la variation du pH des solutions de sucre en fonction de la
concentration a été réalisée pour une dose constante égale à D=20 kGy. La
première série de mesure a été effectuée après trois jours de l’irradiation et la
deuxième a été réalisée le dixième jour après l’irradiation. Les résultats sont
schématisés sur la figure 41.
pH= 5,1628 .C-0,0886
R2 = 0,9851
pH = 4,9859.C-0,0876
R2 = 0,9879
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
0 10 20 30 40 50 60Concentration (%(m/m))
pH
pH(après 3jours)pH(après 10 jours)
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
80
Figure 39. La variation du pH des solutions de sucre irradié sous sa forme solide par un rayonnement gamma d’une source au 60Co en fonction de la concentration pour une
dose D=20kGy, trois et dix jours après l’irradiation
Pour les deux séries, le pH diminue avec la concentration. Cette diminution de
pH est moins accentuée pour un temps de stockage plus long.
Pour mieux discerner l’existance d’un seul ou de plusieurs types de provenance
des protons, nous avons fait appel au traçage de la courbe de [H+]= f(c). Les
représentations graphiques de ces courbes pour 3 et 10 jours sont shématisés sur les
figures 40,41 et 42.
0,0E+00
5,0E-05
1,0E-04
1,5E-04
2,0E-04
2,5E-04
3,0E-04
3,5E-04
4,0E-04
0 10 20 30 40 50 60Concentration (%(m/m))
[H+]
(m
ol/L
)
[H+] après 3 jours de l'irradiation
[H+]après 10 jours de l'irradiation
Figure 40. La variation de la concentration des protons présents dans des solutions de sucre irradié
sous sa forme solide en fonction de la concentration pour une dose D=20kGy, pour les durées de stockage de trois et dix jours après l’irradiation par une source au 60Co
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
81
[H+] = 7E-06C + 3E-06R2 = 0,991
[H+]= 4E-06C + 9E-05R2 = 0,9862
0,0E+00
5,0E-05
1,0E-04
1,5E-04
2,0E-04
2,5E-04
3,0E-04
3,5E-04
4,0E-04
0 10 20 30 40 50 60
Concentration (%(m/m))
[H+]
(m
ol/L
)
c:[0,30%]c:[30,60%]
Figure 41. La variation de la concentration des protons présent dans des solutions de sucre irradié
sous sa forme solide en fonction de la concentration pour une dose D=20kGy, trois jours après l’irradiation par un rayonnement gamma d’une source au 60Co
[H+] = 4E-06C + 3E-05R2 = 0,992
[H+] = 7E-06 C - 1E-06R2 = 0,98
0,0E+00
5,0E-05
1,0E-04
1,5E-04
2,0E-04
2,5E-04
3,0E-04
3,5E-04
0 10 20 30 40 50 60
Concentration (%(m/m))
[H+]
(m
ol/L
)
c: [0,10%]c:[10,60%]
Figure 42. La variation de la concentration des protons présent dans des solutions de sucre irradié
sous sa forme solide en fonction de la concentration pour une dose D=20kGy, dix jours après l’irradiation par un rayonnement gamma d’une source au 60Co
La concentration des ions H+ augmente avec la concentration du sucre en
solution pour les deux séries de mesures. Nous observons aussi deux pentes dans les
deux courbes de la variation de [H+] en fonction de la concentration du sucre.
Pour un temps de stockage de trois jours la première pente s’étend sur un
intervalle de concentration de 0,2 à 10 %(m/m). Par contre pour la deuxième série de
mesure la première pente correspond aux concentrations de 0,2 à 25% (m/m).
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
82
D’autre part, on remarque que les pentes relatives à la première et seconde
domaine de concentration pour 3 et 10 jours sont les mêmes (p1=7x10-6 et p2=4x10-6).
Cette constatation permet de déduire que pour les deux séries le rayonnement
gamma n’affecte pas le comportement mais le nombre des ions H+.
Le même comportement a été observé dans le cas de la conductivité pour les mêmes
solutions, nous avons observé une conservation de la pente pour des concentrations
bien déterminées entre les deux séries. Ce ci confirme la contribution des protons sur
la variation de la conductivité. Puisque la concentration est un paramètre qui agit sur
la cinétique des réactions, nos pouvons dire que la cinétiques des ions en solution et
en particulier de protons varie selon le temps de stockage du sucre dans son état
solide.
33..33.. EEffffeett ddee llaa ddoossee
L’effet de la dose pris par le sucre solide a été étudié dans le domaine 0,1 à 58
kGy. La représentation graphique traduisant la variation de la conductivité en
fonction de la dose, pour une concentration de 20% est schématisée sur la figure 43.
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
0 10 20 30 40 50 60
Doses (kGy)
pH
Figure 43. La variation du pH des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une
source au 60Co sous sa forme solide en fonction de la dose appliquée trois jours après l’irradiation pour une concentration 20%(m/m)
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
83
Nous observons une diminution de la valeur du pH quand la dose augmente.
Nous pouvons aussi constater que cette méthode est très sensible pour les faibles
doses D ≤ 10kGy. En effet pour des valeurs supérieures à 10 kGy la variation du pH
est moins accentuée que celle observée pour des valeurs de doses inférieures à cette
limite.
Cette variation de pH nous a mené à tracer la courbe de la variation de la
concentration des protons présents en solution en fonction de la dose du
rayonnement gamma appliqué. Nous obtenons alors la courbe de réponse shématisée
sur la figure 44.
[H+] = 7E-06D - 3E-06R2 = 0,9903
[H+] = 8E-06D - 2E-06R2 = 0,9905
00,0E+0
50,0E-6
1,0E-4
1,5E-4
2,0E-4
2,5E-4
3,0E-4
3,5E-4
4,0E-4
4,5E-4
5,0E-4
0 10 20 30 40 50 60
Dose (kGy)
[H+]
(m
ol/L
)
Dose [0,15]Dose [15,58]
Figure 44. La variation de la concentration des protons dans des solutions de sucre irradié sous sa
forme solide en fonction de la dose appliquée trois jours après l’irradiation par un rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une concentration de 20%(m/m)
Plus la dose augmente plus la concentration des protons en solution augmente.
Nous remarquons aussi la présence de deux pentes différentes pour les intervalles de
dose de 0.1 à 15 kGy et de 20à 58 kGy. Ces deux comportements peuvent nous
indiquer la présence de deux phénomènes différents du comportement des ions H+
dans les deux marges de dose.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
84
33..44.. SSttaabbiilliittéé ppoosstt--iirrrraaddiiaattiioonn
L’étude de la stabilité du pH des solutions de sucre irradié a été réalisée .Pour
cela, le suivi du pH de deux solutions aqueuses, de même concentration (20%(m/m))
et de dose respectives 9 et 20 kGy, en fonction du temps a été effectuée. Il est à noter
que le comptage du temps commence 20 minutes après l’irradiation (question de
sécurité dans la chambre d’ionisation) et dès la mise en solution.
Les courbes représentant les variations temporelles du pH sont représentés sur
les figures : 45 et 46.
3,6
3,7
3,8
3,9
4
4,1
4,2
4,3
4,4
4,5
0 200 400 600 800 1000 1200
Temps (min)
pH
20 kGy9 kGy
Figure 45. La variation du pH d’une solution de sucre irradié sous sa forme solide de concentration
20%(m/m) au cours du temps (minutes) 20 minutes après son irradiation par un rayonnement gamma d’une source au 60Co et juste après sa mise en solution pour les
doses 9 et 20kGy.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
85
3,25
3,5
3,75
4
4,25
4,5
0 2 4 6 8 10 12 14
Temps (jours)
pH
9 kGy20 kGy
Figure 46. La variation du pH d’une solution de sucre irradié sous sa forme solide de concentration
20%(m/m) au cours du temps (jours) 20 minutes après son irradiation par un rayonnement gamma d’une source au 60Co et juste après sa mise en solution pour les
doses 9 et 20 kGy
La décroissance de la valeur du pH observée pour ces deux doses se réalise
d’une manière différente. Ceci montre que la cinétique d’obtention des protons est
distincte pour les deux doses. De plus, une augmentation de la valeur du pH est
détectée à partir du troisième jour pour 9 kGy et le sixième jour pour 20 kGy. Il est
aussi à noter que la stabilisation des effets dans le solide est plus rapide pour la faible
dose étant donné que son pH est constant dès le 4ème jour, par contre l’acidité est
invariable à partir du 8ème jour pour la dose de 20 kGy.
Ces constatations montrent que la cinétique d’obtention des protons dans l’eau
dépend de la dose et du temps.
33..55.. CCoonncclluussiioonn ::
Plus la concentration du sucre irradié en solution augmente plus le pH diminue
d’où la concentration des protons en solution augmente.
Plus la dose reçue par le sucre solide augmente plus le pH diminue. Cette
diminution est d’intensité plus importante pour les faibles doses par rapport aux
fortes. Ceci nous indique que cette méthode est plus sensible pour les faibles doses.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
86
Par contre, avec une dose croissante, la concentration des protons en solution
augmente linéairement avec un comportement différent selon la plage de dose. En
effet, nous observons deux comportements différents indiqués par la présence de
deux pentes dans la courbe de réponse de la concentration des protons en fonction de
la dose. La pente pour les doses de 0,1 à 15 kGy est supérieure à celle des dose de 15
à 58 kGy ce qui confirme la sensibilité de cette méthode pour las faibles doses. La
variation du pH en fonction de la dose tend vers une limite ou un palier qui peut être
expliqué par la consommation de tous ions hydrogène de la molécule du saccharose.
L’importante variation du pH pour les faibles doses peut être expliquée par la
coupure des liaisons O-H, qui sont les liaisons les plus faibles et les plus faciles à
couper. Pour des doses plus importantes, les autres liaisons plus fortes seront
coupées.
Le pH de la solution de sucre irradié dépend du temps de stockage en solution.
Il diminue jusqu’à une valeur limite pour augmenter une autre fois puis se stabiliser
à une valeur bien déterminée. Cette augmentation de la valeur peut nous indiquer
une évolution ou une réaction des ions Hydrogène ou même une recombinaison. Le
temps de la stabilisation de la valeur du pH dépend de la dose reçue et il est d’autant
plus important que la dose est importante. Pour une application de cette méthode en
dosimétrie, il est important de connaître le temps de stabilisation pour chaque dose
pour pouvoir y effectuer les mesures de pH.
44.. LL’’aabbssoorrbbaannccee UUVV vviissiibbllee
44..11.. IInnttrroodduuccttiioonn
Pour mieux comprendre les phénomènes et les réactions qui peuvent se
dérouler dans le sucre irradié, nous avons utilisé la méthode spectroscopique UV
dans la gamme de dose entre 0,5 et 160 kGy.
Le saccharose non irradié donne deux pics nets le premier à 198 nm et le
deuxième, plus large, se situe à 266 nm comme c’est indiqué sur la figure 47. Il est à
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
87
signaler qu’un autre pic chevauché avec le premier dont le maximum d’absorbance
est d’environ 215 nm est aussi présent.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
100 150 200 250 300 350 400 450 500
L.O (nm)
Abs
orba
nce
Figure 47. Le spectre UV d’une solution de saccharose non irradié de concentration 20%(m/m)
Le saccharose irradié donne aussi deux bandes d’absorbance en UV, la première
à 198 nm et la deuxième à 264 nm d’intensité plus importante que celle observée
pour le sucre non irradié. En irradiant le saccharose par une dose de 20 kGy, nous
remarquons une conservation du nombre et de la position des différents pics, mais
dont les intensités sont modifiées comme le montre la figure 48. D’autre part
l’absorbance à 215 nm s’intensifie et se distingue des autres.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
88
200 250 300 350 4000,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5 20 kGy
0 kGy 20 kGy
190 200 210 220 2301,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
Aso
rban
ce
λ(nm)
Abs
orba
nce
λ(nm)
Figure 48. Le spectre UV des solutions de saccharose de concentration 20%(m/m) non irradié et irradié pour la dose D=20 kGy par un rayonnement Gamma d’une source au 60Co
44..22.. EEffffeett ddee llaa ccoonncceennttrraattiioonn
Pour déterminer l’influence de la concentration sur la réponse UV, deux
ensembles de solutions aqueuses de saccharose ayant des teneurs variant de 1 à 20%
et possédant respectivement des doses de 20 et 70 kGy ont été préparées. Les spectres
UV de ces dernières sont schématisés sur les figures 49 et 50.
Nous allons noter λmax1 = La longueur d’onde de l’absorbance maximale du
premier pic et λmax2 = La longueur d’onde de l’absorbance maximale du deuxième
pic.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
89
0
0,5
1
1,5
2
150 200 250 300 350 400 450L.O (nm)
Abs
orba
nce
1%5%10%15%20%
Figure 49. Spectres UV des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une source au
60Co en fonction de la concentration pour la dose D=20 kGy
0
0,5
1
1,5
2
2,5
150 200 250 300 350 400 450 500
λ (nm)
Abs
orba
nce
1%5%10%15%20%
Figure 50. Spectres UV des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une source au 60Co en fonction de la concentration pour la dose D=70 kGy
Nous constatons que pour les deux doses étudiées, plus la concentration
augmente plus l’absorbance maximale des deux pics à λmax1 = 198 nm et λmax2
=264 nm augmente.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
90
De plus, la résolution des pics est généralement meilleure pour la faible dose.
Pour les fortes doses, les concentrations pouvant être exploitée pour un but
dosimétrique ne doivent pas dépasser les 15 %.
Pour mieux suivre les évolutions des deux pics à λmax1 et λmax2, nous avons tracé
les variations de leur absorbance pour les deux doses d’études. Ces représentations
graphiques sont schématisées sur les figures 51 et 52.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 5 10 15 20 25
La concentration (%(m/m))
Abs
orba
nce
λmax1 = 198 λmax2 =264 nm
Figure 51. La variations de l’absorbance maximale d’une solution de sucre irradié par un
rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une dose D=20 kGy en fonction de la concentration pour les longueurs d’onde : λmax1 = 198 nm et λmax2 =264 nm
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
91
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 5 10 15 20
La concentration (%(m/m))
Abs
orba
nce
λmax1 = 198 λmax2 =264 nm
Figure 52. La variations de l’absorbance maximale d’une solution de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une dose D=70 kGy en fonction de la
concentration pour les longueurs d’onde : λmax1 = 198 nm et λmax2 =264 nm
Pour les deux longueurs d’ondes, une augmentation de l’absorbance en
fonction de la concentration est observée. Celle-ci est plus accentuée pour les fortes
doses. Une saturation est obtenue à 10 et 15% pour les doses respectives 20 et 70 kGy
à une longueur d’onde λ=198 nm. Cette valeur constante de l’absorbance montre que
l’espèce responsable de ce phénomène atteint un seuil de saturation.
44..33.. EEffffeett ddee llaa ddoossee
Pour analyser le comportement du sucre irradié sous sa forme solide par
rayonnement gamma d’une source au 60Co, nous avons étudié l’absorbance dans le
domaine UV d’une solution de ce sucre irradié de concentration 20% (m/m) en
fonction de la dose appliquée. Les spectres de ces solutions sont sur les figures 53, 54
et 55.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
92
0
0,5
1
1,5
2
2,5
100 150 200 250 300 350 400 450 500
λ (nm)
Abs
orba
nce
2,3 kGy5,1 kGy7,6 kGy9 kGy20 kGy38 kGy58 kGy70 kGy160 kGy
Figure 53. Spectres UV des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une source au
60Co de concentration 20% (m/m) pour plusieurs doses
0
0,5
1
1,5
2
100 150 200 250 300 350 400 450 500
λ (nm)
Abs
orba
nce
2,3 kGy5,1 kGy7,6 kGy9 kGy20 kGy
Figure 54. Spectres UV des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une source au
60Co de concentration 20% (m/m) pour les petites doses
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
93
0
0,5
1
1,5
2
2,5
100 150 200 250 300 350 400 450 500
λ (nm)
Abs
orba
nce
38 kGy58 kGy70 kGy160 kGy
Figure 55. Spectres UV des solutions de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une source au
60Co de concentration 20% (m/m) pour les fortes doses
Dans toute la gamme de dose appliquée de 2,3 à 160 kGy, 2 pics le 1er à 198 nm
et le 2ème à 264 nm sont présents. Plus la dose augmente, plus la hauteur des pics,
d’où l’absorbance à λmax augmente et plus la largeur de ces pics augmente. Cette
observation est confirmée par littérature [25]. Nous remarquons aussi qu’aux fortes
doses les spectres commencent à saturer et que nous avons la possibilité d’apparition
de nouveaux pics. Nous avons limité notre étude pour la gamme de dose de 0 à 58
kGy.
Nous pouvons considérer que chaque pic correspond à une espèce bien
déterminée et que la variation de ces pics en fonction de la dose peut nous indiquer
l’évolution de ces espèces en fonction de la dose reçue.
Pour suivre l’évolution de ces pics, nous avons exploité les spectres et présenté
sur la figure 58, la variation en fonction de la dose de l’absorbance d’une solution de
sucre irradié par un rayonnement gamma au 60Co de concentration 20%(m/m) à deux
longueurs d’onde : 198 et 264 nm.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
94
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 10 20 30 40 50 60
Doses (kGy)
Abs
orba
nce λ=264 nm
λ=198 nm
Figure 56. La variation de l’absorbance d’une solution de sucre irradié par un rayonnement gamma
au 60Co de concentration 20%(m/m) à deux longueurs d’onde : 198 et 264 nm en fonction de la dose appliquée
La variation du premier pic n’est pas très importante. Par contre le pic à 264 nm
nous avons une augmentation importante de la valeur de l’absorbance avec
l’augmentation de la valeur de la dose. Donc pour une application en dosimétrie, il
est préférable d’exploiter le pic à 264 nm.
Pour mieux exploiter les pics, nous avons penser à effectuer la déconvolution
des spectres comme l’indique la figure 57 par le logiciel Origine 6.1
150 200 250 300 350 4000,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Abs
orba
nce
λ(nm) Figure 57. La déconvolution du spectre UV d’une solution de sucre irradié de concentration
20%(m/m) par un rayonnement gamma d’une source au 60Co
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
95
Suite à la déconvolution des spectres UV des solutions de sucre irradié de
concentration 20% (m/m) pour toute les doses, nous avons représenté la variation de
la hauteur (figure 58), celle des largeurs à mi-hauteur (figure 59) et celle des aires des
deux pics (figure 62) en fonction de la dose appliqué d’un rayonnement gamma
d’une source au 60Co.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 10 20 30 40 50 60 70
Dose (kGy)
Hau
teur
H1H2
Figure 58. La variation de la hauteur des deux pics en fonction de la dose appliquée d’un
rayonnement gamma de source au 60Co pour des solution de sucre irradié de concentration 20%(m/m).
H1 : La hauteur du pic à 198 nm, H2 : La hauteur du pic à 264 nm
Nous avons une variation de la hauteur des deux pics en fonction de la dose
appliquée. Cette variation est plus importante pour le pic à 264 nm que celle du pic à
198 nm. Pour le deuxième pic en passant de 2.3 kGy à 58 kGy la hauteur augmente
avec la dose. Par contre pour le premier pic, nous observons une augmentation de la
hauteur jusq0u’à la valeur de dose D=30 kGy puis elle diminue.
Puisque la hauteur du pic représente l’absorbance de l’espèce qui est
proportionnelle à sa concentration en solution, nous pouvons corréler entre cette
variation de comportement de l’absorbance avec celui de l’espèce en solution.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
96
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 10 20 30 40 50 60
Dose (kGy)
Larg
eur
à m
ihau
teur
L1L2
Figure 59. La variation de la largeur à mi-hauteur des deux pics en fonction de la dose appliquée
d’un rayonnement gamma de source au 60Co pour des solution de sucre irradié de concentration 20%(m/m) concentration 20%(m/m) après la déconvolution des pics.
L1 : La largeur à mi-hauteur du pic à 198 nm, L2 : La largeur à mi-hauteur du pic à 264 nm
Nous observons aussi le même comportement pour la variation de la largeur à
mi-hauteur des deux pics. Cette variation est moins importante pour le pic à 198 nm
que celui à 264 nm. En effet nous observons une légère augmentation de la valeur de
la largeur à mi-hauteur à λ=198nm pour une importante diminution pour celle à
λ=264nm.
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60Dose(kGy)
Aire
Aire 1Aire 2
Figure 60. La variation de l’air des deux pics en fonction de la dose appliquée d’un rayonnement
gamma de source au 60Co pour des solution de sucre irradié de concentration 20%(m/m). Aire 1 : Aire du pic à 198 nm, Aire 2 : Air du pic à 264 nm
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
97
Pour les deux pics nous avons presque le même comportement concernant leurs
aires. En effet, Les aires des deux pics augmentent quand la dose augmente.
Donc la variation du premier pic n’est pas très considérable en la comparant au
deuxième pic dont la hauteur et l’aire augmente avec la dose pour une diminution de
la largeur à mi-hauteur. Ces résultats nous amène à dire que l’exploitation du pic à
λ=264nm est plus intéressante que celui à λ=198nm
Pour confirmer quelle est la variation des deux pics qui l’emporte nous avons
exploité le rapport des hauteurs des deux pics (Figure 61) celui des largeurs à mi-
hauteur (Figure 62) et celui des Aires (figure 63).
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 10 20 30 40 50 60
Doses(KGy)
H1/
H2
H1/H2
Figure 61. La variation du rapport des hauteurs des deux pics en fonction de la dose appliquée
d’un rayonnement gamma de source au 60Co pour des solution de sucre irradié de concentration 20%(m/m).
H1 : La hauteur du pic à 198 nm, H2 : La hauteur du pic à 264 nm
Nous observons une diminution des rapports des hauteurs des deux pics quand
la dose augmente, toute en sachant que la hauteur du deuxième pic augmente avec la
dose. Donc l’évolution de la hauteur de pic à 264 est elle qui l’emporte par rapport
au premier pic.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
98
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 10 20 30 40 50 60 70
Doses(KGy)
L1/L
2
L1/L2
Figure 62. La variation du rapport des largeurs à mi-hauteur des deux pics en fonction de la dose
appliquée d’un rayonnement gamma de source au 60Co pour des solution de sucre irradié de concentration 20%(m/m).
L1 : La largeur à mi-hauteur du pic à 198 nm, L2 : La largeur à mi-hauteur du pic à 264 nm
La variation des rapports des largeurs des pics à mi hauteur est inversement
proportionnelle à celle de la largeur à mi-hauteur du pic à 264 nm. En effet ce rapport
augmente jusqu’à une valeur maximale qui correspond à la dose D=38 kGy puis
diminue et les valeurs des largeurs à mi-hauteur du pic à 264 nm diminue en
fonction de la dose croissante jusqu’à une valeur minimale qui correspond à la dose
D= 38 kGy. Donc c’est le comportement du deuxième pic qui l’emporte par rapport
au premier en fonction de la dose appliquée.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
99
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0 10 20 30 40 50 60
Doses (kGy)
A1/
A2
A1/A2
Figure 63. La variation du rapport des aires des deux pics en fonction de la dose appliquée d’un
rayonnement gamma de source au 60Co pour des solution de sucre irradié de concentration 20%(m/m). Aire 1 : Aire du pic à 198 nm, Aire 2 : Air du pic à 264 nm
Le rapport des aires des deux pic augmente avec l’augmentation de la dose
appliquée jusqu’à une valeur maximale qui correspond à la dose 20 kGy puis
diminue. Tout en sachant que la variation des deux aires est presque identique pour
les deux pics, nous pouvons constater que pour les doses entre 0 et 20 kGy nous
pouvons avoir une augmentation de l’aire du premier pic ou une diminution de celle
du deuxième. Pour les doses de 20 à 58kGy nous avons une évolution inverse.
Si nous considérons que l’aire des pics est représentative de la quantité de
matière d’une espèce bien déterminée, nous pouvons avoir une idée sur le
comportement et l’évolution de cette espèce.
44..44.. LLaa ssttaabbiilliittéé ppoosstt iirrrraaddiiaattiioonn ::
Nous avons effectué la mesure de l’absorbance de solution de sucre irradié par
une dose D=20 kGy et de concentration 20% (m/m) en fonction du temps de stockage
à l’état solide. Les spectres obtenus sont représentés sur la figure 64.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
100
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
230 240 250 260 270 280 290 300 310
L.O (nm)
Abs
orba
nce
1 jour12 jours18 jours21 jours39 jours
Figure 64. Le spectre UV des solutions de concentration 20%(m/m) de sucre irradié par un
rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une dose D=20 kGy et pour différents temps de stockage à l’état solide
Nous remarquons une légère variation de la valeur de l’absorbance maximale à
264 nm quand le temps de stockage varie. Cette variation n’est pas très importante.
Nous avons donc tracé la courbe de la variation de l’absorbance maximale à 264 en
fonction de la dose sur la figure 65.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
101
0,5
1
1,5
2
0 10 20 30 40
Temps de stockage(jours)
Abs
orba
nce
à 26
4 nm
Figure 65. La variation de l’absorbance maximale à 264 nm d’une solution de concentration
20%(m/m) de sucre irradié par un rayonnement gamma d’une source au 60Co pour une dose D=20 kGy et pour différents temps de stockage à l’état solide
D’après la figure 65 la variation de l’absorbance maximale à 264 nm d’une
solution de concentration 20%(m/m) de sucre irradié par un rayonnement gamma
d’une source au 60Co pour une dose D=20 kGy et pour différents temps de stockage à
l’état solide n’est pas très importante. En effet elle est à peu près 5% le 10 et le 18ème
jour, 3% le 21ème jour et moins de 2% le 38ème jour de stockage.
Donc même dans l’état solide les radicaux libres peuvent évoluer, nous parlons
d’une certaine instabilité.
44..55.. CCoonncclluussiioonn ::
Le spectre UV d’une solution de saccharose présente deux pics. Connaissant la
formule du saccharose, nous pouvons attribuer à chaque pic une molécule : le
glucose ou le fructose. Selon la bibliographie [18], le premier pic pourrait
correspondre au glucose et le deuxième au fructose.
L’absorbance dans le domaine UV d’une solution de sucre irradié dépend de
la concentration de ce sucre en solution, elle croit avec la croissance de la dose pour
les deux longueurs d’onde : 198 et 264 nm.
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
102
Elle dépend aussi de la dose reçue par le sucre à son état solide. Cette
variation est plus significative pour le pic à 264 nm que celui à 198 nm et c’est
confirmé par la bibliographie. Ce qui nous amène à penser que les groupes
carbonyles formés suite à l’irradiation proviennent essentiellement de la partie
fructose du saccharose et qu’il est plus intéressant d’exploiter le pic à 264 pour une
application en dosimétrie du sucre par la méthode de l’absorbance dans le domaine
UV.
L’absorbance dans le domaine UV d’une solution de saccharose irradié varie
avec le temps de stockage du sucre dans son état solide. Cette variation est de l’ordre
de 2 à 5%. Nous pouvons dire que même dans son état solide, les radicaux formé
suite à l’irradiation du saccharose par un rayonnement gamma, peuvent évoluer, se
transformer ou même se recombiner.
55.. CCaallccuull dd’’iinncceerrttiittuuddee
Les mesures ont été faites dans des conditions de répétabilité. Quatre répétitions des
mesures de la conductivité et du pH ont été faits à chaque valeur de dose absorbée.
Le coefficient de variation a été trouvée de l'expression suivante :
CV%=∑
∑−
∆− −
i i
i iii
n
ASn
)1(
/)1( 221
100×
S(i-1) =Écart type des données du pH et de la conductivité
n(i-1) = degrés de liberté des données du pH et de la conductivité
∆Ai = valeur moyenne des données du pH et de la conductivité (dans notre cas nous
notons : pH moy et σ moy
ni = le nombre de répétitions des mesures du pH et de la conductivité
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
103
Tableau. II : Mesures de a conductivité et du pH de solution de sucre irradié sous sa forme solide par un rayonnement gamma d’une source au 60Co de concentration 20%(m/m) pour différentes
doses sous les conditions de répétabilité.
Dose σ σ moy S(i-1) S²/σ² pH pH
moy S S²/pH² (KGy) (µs/cm)
eau
1,83
1,8275 0,005 7,5E-6
5,41
5,42 0,006 1,1E-6 1,82 5,42
1,83 5,41
1,83 5,42
0,1
31,9
32,05 0,311 9,4E-5
6,07
6,27 0,356 3,2E-3 32 6,13
31,8 6,8
32,5 6,07
0,5
30,4
30,325 0,096 1,0E-5
5,91
5,81 0,119 4,2E-4 30,4 5,77
30,3 5,66
30,2 5,9
1
41,4
41,35 0,129 9,7E-6
5,65
5,61 0,043 6,0E-5 41,3 5,64
41,5 5,57
41,2 5,57
2,3
34,1
34,025 0,171 2,5E-5
5,1
4,97 0,100 4,1E-4 33,8 4,99
34 4,88
34,2 4,9
5,1
39,8
40,075 0,299 5,6E-5
4,44
4,45 0,035 6,1E-5 40 4,44
40,5 4,42
40 4,5
7,6
22,9
22,65 0,173 5,8E-5
4,26
4,22 0,026 3,9E-5 22,6 4,2
22,6 4,21
22,5 4,22
10
33,4
33,55 0,129 1,5E-5
4,09
4,09 0,022 2,8E-5 33,5 4,06
33,6 4,1
33,7 4,11
15 36,5 36,975 0,411 1,2E-4 3,96 3,97 0,006 2,1E-6
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
104
37 3,97
36,9 3,97
37,5 3,96
20
44,50
44,425 0,096 4,6E-6
3,91
3,90 0,014 1,3E-5 44,30 3,88
44,50 3,91
44,40 3,90
30
47,2
47,675 0,359 5,7E-5
3,67
3,67 0,008 4,9E-6 47,6 3,68
47,9 3,66
48 3,67
38
56,4
56,575 0,310 3,0E-5
3,65
3,56 0,064 3,2E-4 56,6 3,54
57 3,55
56,3 3,5
58
71,4
71,45 0,208 8,5E-6
3,42
3,40 0,017 2,5E-5 71,2 3,41
71,7 3,4
71,5 3,38
Le facteur CV donne une idée sur la répétabilité des mesures (nous avons
effectué la mesure de la conductivité et du pH quatre fois) et de reproductibilité
(pour les dose de 0,1 à 58 kGy). D’après la norme internationale ASTM des
procédures de dosimétrie des radiations, le CV limite d’un dosimètre de routine est
de 5%.
Pour la conductimétrie CV=1,77% et pour la pH-métrie CV=1,09%
Les méthodes de conductimétrie et de pH-métrie des solutions du sucre
irradié sous sa forme solde par un rayonnement gamma, peuvent être utilisé comme
méthode de dosimétrie de routine de ces rayonnements.
66.. CCoonncclluussiioonn
L’étude de la réponse de la solution de saccharose irradié sous sa forme solide
d’une source gamma au 60Co par les trois méthodes utilisées, la conductivité à basse
CNSTN-INSAT CHCHCHCH4444 : : : : Résultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et DiscussionRésultats et Discussion
105
et à haute fréquence, la pH-métrie et l’absorbance dans le domaine UV, est
proportionnelle à la dose reçue lors de l’irradiation.
NLes résultats trouvés nous indiquent que :
o la méthode de conductivité est sensible pour des doses supérieures à 10 kGy
o la pH-métrie est une bonne méthode pour le domaine de dose de 0.1 à 58 kGy
et elle est plus sensible pour les faibles doses.
o l’absorbance dans le domaine UV présente des résultats très intéressants pour
la longueur d’onde 264 nm.
CNSTN-INSAT Conclusion généraleConclusion généraleConclusion généraleConclusion générale
106
Conclusion généraleConclusion généraleConclusion généraleConclusion générale et et et et
perspectiveperspectiveperspectiveperspective
Dans le but de caractériser le sucre comme dosimètre de rayonnement gamma
d’une source au 60Co nous avons étudié son comportement suite à son irradiation par
les méthodes : la conductivité à basse et à haute fréquence, la pH-métrie et
l’absorbance dans le domaine UV.
Les résultats trouvés montrent que le sucre tunisien ou le saccharose a une
réponse proportionnelle à la dose reçue. Ces résultats sont en accord avec la
littérature.
Les caractéristiques dosimétriques étudiées dans le cadre de ce travail, prouvent
que le saccharose tunisien pourrait être employé comme étant un détecteur de
rayonnement gamma d’une source au 60Co pour les fortes doses. Ce qui est
intéressant pour plusieurs application des rayonnements ionisants tels que la
stérilisation, la désinfection, l’inhibition du processus de la germination…. Ca
matériaux offre plusieurs avantages tels que la disponibilité, le bas coût, la facile
manipulation, la disponibilité des méthodes d’analyse (pH-métrie, conductimètrie,
spectroscopie UV visible)…
Comme perspective de ce travail, nous pouvons étudier l’effet de la dose, de la
concentration et la stabilité des solution du saccharose irradié par les trois méthodes
pour plusieurs doses. Ainsi, nous pouvons optimiser les paramètres influant sur la
réponse du saccharose suite à son irradiation par un rayonnement gamma d’une
source au 60Co. Les autres paramètres pouvant avoir un effet sur cette réponse sont :
le débit de l’irradiation, la température de l’irradiation et de la mesure, l’effet de
CNSTN-INSAT Conclusion généraleConclusion généraleConclusion généraleConclusion générale
107
chauffage des solutions… Nous pouvons aussi faire les mêmes études sur la solution
du saccharose irradiée et la comparer aux solutions du saccharose irradié sous sa
forme solide.
CNSTN-INSAT
108
Références BibliographiqueRéférences BibliographiqueRéférences BibliographiqueRéférences Bibliographique
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commerce et les textes d’application.
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Recommended