Microelectromechanical Transducer to Monitor High-Doses of Nuclear Irradiation

Autor: M. Ferry, Guillaume Libaude, Samuel Charlot, Aurélie Lecestre, Sandrine Assié, Julien Philippe, André Ferrand, Patrick Pons, Hervé Aubert
Přispěvatelé: Équipe MIcro et Nanosystèmes pour les Communications sans fil (LAAS-MINC), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C), Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Materials science
Fabrication
Polymers
dosimeter
Transducers
TP1-1185
02 engineering and technology
[PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex]
01 natural sciences
Biochemistry
Article
Analytical Chemistry
nuclear irradiation
chemistry.chemical_compound
high-density polyethylene
Deflection (engineering)
microelectromechanical systems (MEMS) technology
0103 physical sciences
microelectromechanical transducer
gas emission yield factor G
Irradiation
Electrical and Electronic Engineering
[SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics
Instrumentation
Monitoring
Physiologic
010302 applied physics
nuclear dose
Dosimeter
business.industry
Radiation Dosimeters
Chemical technology
Polyethylene
021001 nanoscience & nanotechnology
Atomic and Molecular Physics
and Optics
passive sensors
Outgassing
Transducer
[CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers
chemistry
[SPI.MECA.STRU]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Structural mechanics [physics.class-ph]
Optoelectronics
High-density polyethylene
0210 nano-technology
business
Zdroj: Sensors
Sensors, 2021, 21 (17), pp.5912. ⟨10.3390/s21175912⟩
Sensors (Basel, Switzerland)
Volume 21
Issue 17
Sensors, Vol 21, Iss 5912, p 5912 (2021)
ISSN: 1424-8220
Popis: International audience; This paper reports the design, fabrication and measured performance of a passive microelectromechanical transducer for the wireless monitoring of high irradiation doses in nuclear environments. The sensing device is composed of a polymer material (high-density polyethylene) sealed inside a cavity. Subjected to ionizing radiation, this material releases various gases, which increases the pressure inside the cavity and deflects a dielectric membrane. From the measurement of the deflection, the variation of the applied pressure can be estimated, and, in turn, the dose may be determined. The microelectromechanical structure can also be used to study and validate the radiolysis properties of the polymer through its gas emission yield factor. Measurement of the dielectric membrane deflection is performed here to validate on the one hand the required airtightness of the cavity exposed to doses about 4 MGy and on the other hand, the functionality of the fabricated dosimeter for doses up to 80 kGy. The selection of appropriate materials for the microelectromechanical device is discussed, and the outgassing properties of the selected high-density polyethylene are analysed. Moreover, the technological fabrication process of the transducer is detailed.
Databáze: OpenAIRE
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