New patent in sight for CERN-made technology
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A portable gamma and beta radiation survey meter capable of operating in a strong magnetic field is the most recent subject of a CERN patent application. Developed by members of the HSE Unit, the new instrument may find applications not only in research laboratories but also in hospitals where radioactivity is managed in the presence of magnetic fields.
The new instrument consists of two parts: an active probe and a counting unit. Inside the probe, a scintillating crystal sends its signal to a photo detection module, which in turn is connected to the electronics. The counting unit is a portable box to be fixed on the operator’s waist. Tested in a magnetic field up to 1 Tesla, this innovative radiation survey meter has an operating range of a fraction of µSv/h to 1 mSv/h for the ambient dose equivalent rate, and 45 keV – 1.3 MeV for photon energy, with a fast response. “The instrument is the result of a collaboration between CERN and the Milan Politecnico in Italy,” explains Marco Silari, member of the HSE Unit and project leader. “It was originally developed following a request from the LHC experiments, which asked the RP Group to perform radiation measurements in the experimental halls and inside the ATLAS detector without switching off the magnetic field.”
The radiation survey meter could be used in all environments where radiation is present in conjunction with magnetic fields. Indeed, the CERN-developed solution is unique, as previously available instruments could not be operated in the presence of magnetic fields. “Such a tool could be very useful for medical particle accelerators where the measurement of residual radioactivity could be performed without switching off the rest of the instrumentation,” says Silari. “In a hospital using PET and MRI imaging, in which radiation is used in a magnetic environment, our survey meter could be an essential aid to operators.”
In addition, the instrument could find applications in mineral processing, where the separation of magnetic particles is done in the presence of ferromagnetic minerals. In fact, very often, natural radioactivity is present and the potential inclusion of orphan sources may be a concern and require monitoring. Similarly, radioactive contamination needs to be monitored in the continuous casting of steel and other metals, where a magnetic field is used to ensure the quality of the casting process. For all these industrial processes, the new instrument would be the ideal solution to an old problem.
The team of CERN-Politecnico researchers has so far produced five units for internal use at CERN but the research and development phase will continue. “We have received contributions from the KT Fund and we have the full support of the HSE Unit,” explains Silari. “We are now developing a more affordable counting unit and other types of probes that could be connected to the central unit when deeper information about the radiation field is needed. We would also like to test the probe in a higher magnetic field.” Working with CERN’s Knowledge Transfer (KT) Group, the team now seeks to collaborate with industrial partners who have the necessary technical expertise and market knowledge to develop the technology into a commercial product.
The CERN KT Group has recently applied for a patent on the technology to facilitate licensing to appropriate industrial partners. “Patents are valuable assets for companies and thus when seeking an industrial partner, obtaining a patent can help facilitate collaboration to take the technology to market,” confirms Zoe Lawson, the technology transfer officer in the KT Group who is working with the project team. Initial talks with major companies have been very positive and the team hopes to find a suitable industrial partner in the near future.
Other (French)
La dernière demande de brevet déposée par le CERN a pour objet un radiamètre portatif destiné à détecter les rayons gamma et bêta et capable de fonctionner dans un fort champ magnétique. Mis au point par des membres de l’unité HSE, le nouvel instrument pourrait trouver des applications non seulement dans des laboratoires de recherche, mais également dans les hôpitaux, où la radioactivité est utilisée en présence de champs magnétiques.
Ce nouvel instrument est composé de deux éléments : une sonde active et un compteur. À l’intérieur de la sonde, un cristal scintillateur envoie un signal à un module de détection de photons relié à l’électronique de l'appareil. Le compteur consiste en un boîtier qui se fixe à la ceinture de l'opérateur. Testé dans un champ magnétique atteignant 1 tesla, ce radiamètre innovant a une gamme de mesure comprise entre une fraction de µSv/h et 1 mSv/h pour le débit d’équivalent de dose ambiant, et entre 45 keV et 1,3 MeV pour l’énergie des photons, avec un temps de réponse rapide. « Cet instrument est le résultat d’une collaboration entre le CERN et l’École polytechnique de Milan en Italie, explique Marco Silari, membre de l’unité HSE et responsable du projet. Il a initialement été mis au point pour les expériences LHC, qui ont demandé au groupe Radioprotection de mesurer les radiations dans les halls d’expérimentation et à l’intérieur du détecteur ATLAS, sans couper le champ magnétique. »
Le radiamètre peut être utilisé dans tous les environnements mettant en présence radioactivité et champs magnétiques. En effet, la solution développée au CERN est inédite, car les instruments à disposition jusqu’ici ne pouvaient pas fonctionner en présence de champs magnétiques. « Un tel outil pourrait être très utile pour les accélérateurs de particules médicaux, car il sera possible de mesurer la radioactivité résiduelle sans arrêter le reste de l’instrumentation, explique Marco Silari. Dans les hôpitaux qui ont recours à l’imagerie médicale comme la TEP et l’IRM, pour laquelle les radiations sont utilisées dans un environnement magnétique, notre radiamètre pourrait apporter une aide essentielle aux opérateurs. »
De plus, l’instrument pourrait également être utilisé dans le domaine du traitement des minéraux, où l’on procède à la séparation des particules magnétiques en présence de minéraux ferromagnétiques. En réalité, une radioactivité naturelle est très souvent présente et des sources orphelines peuvent être préoccupantes et nécessiter une surveillance. De même, pour le procédé de coulée continue d'acier ou d'autres métaux, lors duquel on utilise un champ magnétique pour assurer la qualité de la coulée, toute contamination radioactive doit être surveillée. Pour tous ces procédés industriels, ce nouvel instrument apporte la solution à un problème connu depuis longtemps.
L’équipe de chercheurs du CERN et de l'École polytechnique a fabriqué à ce jour cinq appareils destinés à l’usage interne du CERN, mais la phase de recherche et de développement va se poursuivre. « Nous avons reçu des contributions du Fonds pour le transfert de connaissances, et nous bénéficions du soutien entier de l'unité HSE, explique Marco Silari. Nous sommes maintenant en train de mettre au point un compteur meilleur marché et d’autres types de sondes qui pourront être connectées à une unité centrale, afin d’apporter des informations plus précises sur le champ de radiation lorsque cela est nécessaire. Nous aimerions également tester la sonde dans un champ magnétique plus élevé. » En travaillant avec le groupe Transfert de connaissances (KT) du CERN, l’équipe cherche maintenant à collaborer avec des partenaires industriels qui possèdent les compétences techniques nécessaires et une connaissance du marché suffisante, afin que cette technologie puisse être commercialisée.
Le groupe KT du CERN a récemment déposé une demande de brevet pour cette technologie, afin de favoriser l’obtention de licences pour les partenaires industriels compétents. « Pour les entreprises, les brevets sont perçus comme des atouts intéressants. Au moment de rechercher un partenaire industriel, l'obtention d'un brevet peut faciliter la collaboration en vue d’une commercialisation de la technologie », confirme Zoe Lawson, déléguée au transfert de technologies au sein du groupe KT, qui collabore avec l’équipe du projet. Les premières discussions entamées avec de grandes entreprises sont très encourageantes et l’équipe espère trouver un partenaire industriel adéquat dans un futur proche.
Additional details
Identifiers
- CDS
- 1743543
- CDS Report Number
- BUL-NA-2014-155
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