Verres et fibres optiques pour la dosimétrie des neutrons // Optical glasses and fibers for neutron dosimetry

Le suivi en temps réel des flux neutroniques en différents domaines où les neutrons sont impliqués, tels que la physique nucléaire, les réacteurs à fission ou à fusion, les sciences des matériaux ou la médecine, a rendu essentiel le développement de dosimètres sensibles à ces particules et faciles d'emploi. L'approche proposée dans ce projet consiste à exploiter et à optimiser les propriétés de radioluminescence (RL) de verres de silice dopés par des ions de terres rares, tels que Ce3+ ou Gd3+, afin de concevoir une dosimétrie des neutrons facile à implémenter en configuration fibrée (barreaux fins, fibres à large cœur) dans les champs de particules d'énergie de quelques MeV.
La thématique s'inscrit pleinement dans le projet collaboratif DOLFIN déposé auprès de l'ANR, qui regroupe 2 partenaires académiques (dont le LabHC - Université de St Etienne) et un industriel spécialisé dans la production de sources neutroniques. Le projet vise premièrement à consolider les résultats préliminaires et améliorer les performances, en termes de sensibilité et d'indépendance à l'énergie, des matériaux et des structures fibrées déjà réalisés. Un second objectif sera de discriminer la dose déposée par les neutrons de celle issue du rayonnement gamma qui les accompagne, ce qui constitue un verrou technologique majeur en physique nucléaire.
Dans ce cadre, le (la) candidat(e) devra mener toutes les caractérisations nécessaires à l'optimisation du matériau, puis de la structure fibrée, à commencer par les études spectroscopiques en vue d'identifier les dopants, leurs concentrations, leurs effets sur la matrice, leur efficacité d'émission. Des mesures de RL sous RX (à St Etienne) sont également prévues et le (la) candidat(e) devrait développer une modélisation du comportement des fibres sous rayonnement ionisant. Enfin, le (la) candidat(e) pourrait être amené(e) à participer aux campagnes de mesure sous neutrons.
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Real-time monitoring of neutron flux in different fields where neutrons are involved, such as in nuclear physics, fission or fusion reactors, materials sciences or medicine, has made essential the development of easy to use dosimeters sensitive to these particles. The approach proposed in this project consists in exploiting and optimizing the radioluminescence (RL) properties of silica glasses doped with rare-earth ions, such as Ce3+ or Gd3+, in order to design easy to implement neutron dosimetry in fiber configuration (thin rods, large-core fibers) in particle fields with energy of a few MeV.
The theme is fully in line with the DOLFIN collaborative project, submitted to ANR, which brings together 2 academic partners (including LabHC - University of St Etienne) and an industrial partner specialized in the production of neutron sources. The project aims firstly at consolidating the preliminary results already obtained and at improving the performances of the materials and fiber structures in terms of sensitivity and independence to energy. A second objective will be to discriminate the dose deposited by neutrons from that resulting from the accompanying gamma radiation, which constitutes a major technological barrier in nuclear physics.
In this context, the candidate will have to carry out all the necessary characterizations for the optimization of the material, then of the fiber structure, starting with spectroscopic studies in order to identify the dopants, their concentrations, their effects on the matrix, their emission efficiency. RL measurements under X-ray (in St Etienne) are also planned and the candidate should develop a modeling of the behavior of fibers under ionizing radiation. Finally, the candidate could participate in the measurement campaigns under neutrons.
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Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : https://phlam.univ-lille.fr/recrutement/these/

Autre financement public

ANR Financement d'Agences de financement de la recherche

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Physicien(ne) ayant des compétences et des connaissances dans le domaine des verres dopés, des fibres optiques et de la spectroscopie. Des connaissances en dosimétrie des rayonnements ionisants seront aussi appréciées.
Physicist having skills and knowledge in the following domains : doped glasses, optical fibers and spectroscopy. Knowledge in ionizing radiation dosimetry would also appreciated.