Interaction des rayonnements ionisants dans les tissus
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Le calorimètre
C’est la technique permettant l’accès le plus direct à l’énergie communiquée
par le rayonnement à la matière, donc à la dose absorbée. En effet, la dégradation ultime de cette énergie conduit à une simple augmentation de l’agitation
thermique du milieu. L’application de cette technique est principalement limitée par sa faible sensibilité, de l’ordre du mK/Gy. Le calorimètre solide est
constitué d’un bloc du matériau de référence (graphite ou équivalent-tissu), au
sein duquel un absorbeur (élément sensible) de même composition et de masse
de l’ordre d’un gramme est isolé thermiquement du reste de l’instrument par
une succession d’interstices de vide et d’écrans. Dans cet absorbeur, la quantité
de chaleur résultant de l’irradiation est mesurée avec une thermistance constituant l’une des branches d’un pont de Wheatstone. L’étalonnage du système
est effectué en injectant une quantité de chaleur connue par effet Joule. Ce
mode de fonctionnement est dit « quasi adiabatique ». Un nouveau mode de
fonctionnement, dit « à température constante », a été mis au point ces dernières années au LNHB [15]. Son principe consiste à maintenir l’écran à une
température fixe et à dissiper dans l’absorbeur une puissance électrique par
effet Joule permettant d’atteindre un équilibre thermique. Lors de l’irradiation,
la puissance nécessaire au maintien de cet équilibre est réduite proportionnellement à l’énergie déposée par les rayonnements. La valeur du débit de dose
est proportionnelle à la différence des puissances électriques en l’absence et en
présence d’irradiation.
ex p
Matériau équivalent-tissus
Φ 0
P
D (x )
p
T
Δ
t
Figure 2.10 – Schéma de principe d’un calorimètre soumis à un champ d’électron.
Ajoutons qu’il existe également une calorimétrie dans l’eau dont l’intérêt
est de pouvoir mesurer la dose absorbée dans l’eau, grandeur de référence en
radiothérapie, de la façon la plus directe possible. Le coefficient de proportionnalité sur ce type de dispositif est le suivant. En sachant que la quantité de
chaleur Q fournie à un milieu de capacité thermique massique cp (j·kg
–1
·K
–1
)
est liée à la variation de température ΔT (K) comme suit : Q = mcpΔT, avec
m la masse du milieu de transfert. La dose moyenne délivrée dans une masse
m est de fait liée à la mesure de la température par la relation (2.27).
p
Q
D
c T
m m
ε
=
=
= Δ
(2.27)
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Le calorimètre
C’est la technique permettant l’accès le plus direct à l’énergie communiquée
par le rayonnement à la matière, donc à la dose absorbée. En effet, la dégradation ultime de cette énergie conduit à une simple augmentation de l’agitation
thermique du milieu. L’application de cette technique est principalement limitée par sa faible sensibilité, de l’ordre du mK/Gy. Le calorimètre solide est
constitué d’un bloc du matériau de référence (graphite ou équivalent-tissu), au
sein duquel un absorbeur (élément sensible) de même composition et de masse
de l’ordre d’un gramme est isolé thermiquement du reste de l’instrument par
une succession d’interstices de vide et d’écrans. Dans cet absorbeur, la quantité
de chaleur résultant de l’irradiation est mesurée avec une thermistance constituant l’une des branches d’un pont de Wheatstone. L’étalonnage du système
est effectué en injectant une quantité de chaleur connue par effet Joule. Ce
mode de fonctionnement est dit « quasi adiabatique ». Un nouveau mode de
fonctionnement, dit « à température constante », a été mis au point ces dernières années au LNHB [15]. Son principe consiste à maintenir l’écran à une
température fixe et à dissiper dans l’absorbeur une puissance électrique par
effet Joule permettant d’atteindre un équilibre thermique. Lors de l’irradiation,
la puissance nécessaire au maintien de cet équilibre est réduite proportionnellement à l’énergie déposée par les rayonnements. La valeur du débit de dose
est proportionnelle à la différence des puissances électriques en l’absence et en
présence d’irradiation.
ex p
Matériau équivalent-tissus
Φ 0
P
D (x )
p
T
Δ
t
Figure 2.10 – Schéma de principe d’un calorimètre soumis à un champ d’électron.
Ajoutons qu’il existe également une calorimétrie dans l’eau dont l’intérêt
est de pouvoir mesurer la dose absorbée dans l’eau, grandeur de référence en
radiothérapie, de la façon la plus directe possible. Le coefficient de proportionnalité sur ce type de dispositif est le suivant. En sachant que la quantité de
chaleur Q fournie à un milieu de capacité thermique massique cp (j·kg
–1
·K
–1
)
est liée à la variation de température ΔT (K) comme suit : Q = mcpΔT, avec
m la masse du milieu de transfert. La dose moyenne délivrée dans une masse
m est de fait liée à la mesure de la température par la relation (2.27).
p
Q
D
c T
m m
ε
=
=
= Δ
(2.27)