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Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
Par analogie avec l’expression (2.26), le coefficient de proportionnalité de ce
dosimètre absolu est ND = cp et la grandeur physique mesurée mg = ΔT, pour
la grandeur dosimétrique D . À titre d’exemple, considérons le champ
d’électrons primaires d’énergie 2 MeV présentant une fluence Φ = 6,5·10
9 cm
–2
à la face avant d’un calorimètre dont l’écran présente une épaisseur de 0,5 cm
de matériau équivalent-tissu, l’absorbeur est constitué d’un disque de 2 cm de
diamètre pour une épaisseur de 0,3 cm, également, en équivalent-tissu que l’on
assimilera à de l’eau de densité 1 (i.e. masse d’environ 1 g). Déterminons la
variation de température provoquée par une telle fluence. Le calcul précédent
donnait pour une énergie monocinétique de 2 MeV une portée Re– = 0,94 cm,
supérieur à l’épaisseur d’écran additionnée de celle de l’absorbeur (i.e. 0,8 cm),
ce qui implique qu’une fluence constante va parcourir la zone sensible. Il convient de déterminer l’énergie moyenne distribuée dans l’absorbeur au moyen
du tableau 2.3, pour des intervalles de parcours compris entre : d/R0 =
0,5/0,94 = 0,53 et d/R0 = (0,5 + 0,3)/0,94 = 0,85. Dans cette zone, les coefficients de dose en nGy·cm
2 annoncés dans le tableau 2.3 pour une énergie de
2 MeV sont : d Φ (0,5 – 0,55) = 0,458, d Φ (0,55 – 0,6) = 0,424, d Φ (0,6 – 0,65) =
0,375, d Φ (0,65 – 0,7) = 0,322, d Φ (0,7 – 0,75) = 0,255, d Φ (0,75 – 0,8) = 0,188,
d Φ (0,8 – 0,85) = 0,126.
Comme chaque intervalle de parcours est de même longueur, on peut procéder à une moyenne arithmétique sur l’ensemble de ces coefficients afin
d’obtenir un coefficient de dose moyen dans l’absorbeur : Φ
d = 0,306 nGy·cm
2 .
À la fluence considérée, la dose moyenne déposée dans l’absorbeur et donc
dans le tissu est :
-9
9
0,306 10 6,5 10
2 Gy
t
D d Φ
= Φ =
⋅
×
⋅
≈
La variation de température correspondant à une telle dose, en sachant que
la capacité thermique massique pour les tissus est de 0,83 cal/g/K, soit
3,55·10
3 J/kg/K, est tirée de (2.27).
3
2
0,56 mK
3,55 10
t
p
D
T
c
Δ =
=
=
⋅
On notera la nécessité de mesurer cette variation avec des thermomètres de
grande sensibilité, en raison de sa faiblesse. Par ailleurs, si la dimension de
l’absorbeur est petite devant l’épaisseur xp de l’écran du bloc, il peut être postulé que la dose moyenne mesurée est égale à la dose absorbée – ponctuelle –
sous une profondeur correspondant à cette épaisseur : ( )
t
p
t
D x
D
≅ .
Dosimètre chimique de Fricke
Dans un milieu irradié, les ionisations et excitations atomiques et moléculaires initiales provoquent des modifications chimiques qui peuvent, dans certains cas, permettre une mesure dosimétrique. Le système chimique le plus
utilisé est le dosimètre de Fricke, basé sur l’oxydation d’une solution aqueuse
acide de sulfate ferreux. L’entité considérée est l’ion ferrique résultant de cette
oxydation, dont la concentration est mesurée par spectrophotométrie. Il existe
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
Par analogie avec l’expression (2.26), le coefficient de proportionnalité de ce
dosimètre absolu est ND = cp et la grandeur physique mesurée mg = ΔT, pour
la grandeur dosimétrique D . À titre d’exemple, considérons le champ
d’électrons primaires d’énergie 2 MeV présentant une fluence Φ = 6,5·10
9 cm
–2
à la face avant d’un calorimètre dont l’écran présente une épaisseur de 0,5 cm
de matériau équivalent-tissu, l’absorbeur est constitué d’un disque de 2 cm de
diamètre pour une épaisseur de 0,3 cm, également, en équivalent-tissu que l’on
assimilera à de l’eau de densité 1 (i.e. masse d’environ 1 g). Déterminons la
variation de température provoquée par une telle fluence. Le calcul précédent
donnait pour une énergie monocinétique de 2 MeV une portée Re– = 0,94 cm,
supérieur à l’épaisseur d’écran additionnée de celle de l’absorbeur (i.e. 0,8 cm),
ce qui implique qu’une fluence constante va parcourir la zone sensible. Il convient de déterminer l’énergie moyenne distribuée dans l’absorbeur au moyen
du tableau 2.3, pour des intervalles de parcours compris entre : d/R0 =
0,5/0,94 = 0,53 et d/R0 = (0,5 + 0,3)/0,94 = 0,85. Dans cette zone, les coefficients de dose en nGy·cm
2 annoncés dans le tableau 2.3 pour une énergie de
2 MeV sont : d Φ (0,5 – 0,55) = 0,458, d Φ (0,55 – 0,6) = 0,424, d Φ (0,6 – 0,65) =
0,375, d Φ (0,65 – 0,7) = 0,322, d Φ (0,7 – 0,75) = 0,255, d Φ (0,75 – 0,8) = 0,188,
d Φ (0,8 – 0,85) = 0,126.
Comme chaque intervalle de parcours est de même longueur, on peut procéder à une moyenne arithmétique sur l’ensemble de ces coefficients afin
d’obtenir un coefficient de dose moyen dans l’absorbeur : Φ
d = 0,306 nGy·cm
2 .
À la fluence considérée, la dose moyenne déposée dans l’absorbeur et donc
dans le tissu est :
-9
9
0,306 10 6,5 10
2 Gy
t
D d Φ
= Φ =
⋅
×
⋅
≈
La variation de température correspondant à une telle dose, en sachant que
la capacité thermique massique pour les tissus est de 0,83 cal/g/K, soit
3,55·10
3 J/kg/K, est tirée de (2.27).
3
2
0,56 mK
3,55 10
t
p
D
T
c
Δ =
=
=
⋅
On notera la nécessité de mesurer cette variation avec des thermomètres de
grande sensibilité, en raison de sa faiblesse. Par ailleurs, si la dimension de
l’absorbeur est petite devant l’épaisseur xp de l’écran du bloc, il peut être postulé que la dose moyenne mesurée est égale à la dose absorbée – ponctuelle –
sous une profondeur correspondant à cette épaisseur : ( )
t
p
t
D x
D
≅ .
Dosimètre chimique de Fricke
Dans un milieu irradié, les ionisations et excitations atomiques et moléculaires initiales provoquent des modifications chimiques qui peuvent, dans certains cas, permettre une mesure dosimétrique. Le système chimique le plus
utilisé est le dosimètre de Fricke, basé sur l’oxydation d’une solution aqueuse
acide de sulfate ferreux. L’entité considérée est l’ion ferrique résultant de cette
oxydation, dont la concentration est mesurée par spectrophotométrie. Il existe