Système de surveillance des rayonnements MOSFET et Matroshka-R

But

Système de dosimètre MOSFET : lecteur et câbles (en haut) le reliant au capteur à insérer dans le fantôme sphérique Matroshka-R. (Source : Thomson Nielsen)

La majeure partie des rayonnements auxquels les astronautes sont exposés dans l'espace provient d'électrons et de protons hautement chargés. L'Agence spatiale canadienne (ASC) appuie la mise au point d'un instrument faisant appel au dosimètre MOSFET (transistor à effet de champ métal-oxyde semiconducteur) pour mesurer ces rayonnements.

Contexte

Le dosimètre MOSFET est un dispositif miniature au silicium qui mesure les rayonnements. La détection de rayonnements par un capteur produit des charges électriques qui font varier la tension du dispositif. Cette variation diffère en fonction du type de rayonnement reçu. Sur Terre, les scientifiques étalonnent le dispositif avec divers types de rayonnements pour être en mesure de déterminer la dose qu'il absorbera dans l'espace.

Les dosimètres MOSFET ont l'avantage d'être plus légers que les autres détecteurs et présentent des zones actives plus minces. On peut les utiliser pour évaluer les doses de rayonnements auxquelles sont exposés la peau, les yeux et les organes sanguinoformateurs en plaçant sur le capteur des écrans de différentes épaisseurs.

Initialement, l'entreprise canadienne Thomson and Nielsen Electronics Ltd. (anglais seulement) a mis au point les dosimètres MOSFET pour détecter les rayonnements dans les domaines nucléaire et médical. En 1991, l'ASC a commandé auprès de Thomson & Nielsen des détecteurs MOSFET pouvant être utilisés dans l'espace. En 1992, ces détecteurs ont séjourné dans l'espace pour la première fois à bord du satellite russe Bion-10. En 1995, l'ASC a demandé à Thomson & Nielsen de mettre au point un prototype de dosimètre personnel pour astronautes (ARM) capable de mesurer les doses auxquelles sont exposés la peau, les yeux et les organes responsables de la formation du sang. En 1996, au terme des essais initiaux à bord du satellite russe Bion-11, on s'est inspiré du prototype ARM pour développer un dosimètre destiné aux astronautes exposés aux rayonnements pendant les sorties extravéhiculaires. Le dosimètre EVARM est donc à bord de la Station spatiale internationale (ISS) depuis 2001 et a produit des données très utiles sur les niveaux de rayonnements auxquels sont exposés les astronautes lors de sorties dans l'espace.

Description du projet

Depuis 2002, l'ASC travaille de concert avec Thomson & Nielsen à la mise au point d'un dosimètre faisant appel à la technologie MOSFET dans le cadre du projet Matroshka-R. Ce projet est dirigé par l'Institut des problèmes médicaux de Russie (IBMP) de l'Académie des sciences de Russie. Le nouveau dosimètre doit séjourner à bord du module russe de l'ISS de 2005 à 2008. L'expérience Matroshka-R vise à déterminer les doses de rayonnements qu'absorbent les organes du corps humain lors de séjours dans l'espace au moyen d'un « fantôme », une imitation sphérique du corps humain fabriquée de couches de matériaux semblables aux tissus humains.

Vue rapprochée des capteurs à puces électroniques MOSFET (flèches rouges) installés sur les rubans souples qui seront insérés dans le fantôme Matroshka-R. (Source : Thomson Nielsen)

Différents types de détecteurs de rayonnements, dont des dosimètres MOSFET, sont installés en divers endroits du fantôme afin de mesurer les doses de rayonnements absorbées par les organes de simulation. Le système de dosimètre MOSFET se compose de minuscules puces électroniques installées sur des rubans souples qui sont insérés dans le fantôme et d'un dispositif de lecture de données désigné lecteur MOSFET.

Les capteurs mesurent en continu la tension et enregistrent à intervalles réguliers les doses absorbées. Les données MOSFET recueillies par le Matroshka-R sont enregistrées dans le lecteur MOSFET et peuvent être transférées dans un ordinateur.

Les données seront ensuite comparées aux résultats d'autres types de détecteurs utilisés dans le cadre de l'expérience. Toutes les données seront analysées pour mieux comprendre les risques auxquels l'équipage de la station s'expose.

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