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C3dosimetrie

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Dosimétrie
Chapitre III: Dosimétrie
Dosimétrie des photons
Dosimétrie des électrons
Paramètres énergétiques d’un
faisceau de photons
◼
L’intensité énergétique
◼
Le flux énergétique total émis par la source
◼
L’énergie totale émise
◼
L’éclairement énergétique
◼
La fluence énergétique au niveau d’un point P
Paramètres énergétiques d’un faisceau de photons
Intensité énergétique émise dans une direction u: flux
d’énergie dΦ dans un angle solide dΩ en watts par stéradian:
Flux énergétique total émis par la source (en watts)
Paramètres énergétiques d’un faisceau
de photons
Energie totale émise (en Joules):
Paramètres énergétiques d’un faisceau
de photons
Eclairement énergétique au point P: rapport du flux
d’énergie dΦ qui traverse une surface élémentaire dS, à
l’aire dS (en Watts par m2)
Paramètres énergétiques d’un faisceau de
photons
Fluence énergétique au point P: (en Joules par m2)
L’éclairement et la fluence énergétique décroissent
comme le carré de la distance à la source pour une source
ponctuelle
Dosimétrie des photons
Dosimétrie des faisceaux de
photons (X, γ)
Energie émise par la source est transportée par le
faisceau
Énergie reçue et transférée au milieu (par interactions)
ou KERMA
Energie absorbée par le milieu = dose reçue (qui
conditionne les effets biologiques)
KERMA et dose absorbée
Rappel: loi d’atténuation
dN = μNdx
D’où: N(x) = Noe-μx
Il faut distinguer:
◼
Energie transférée et atténuation
◼
Énergie transférée et énergie absorbée
KERMA
Kinetic Energy Released per unit Mass)
Le KERMA correspond aux transferts d’énergie qui se
produisent au sein de la sphère centrée sur P, qq soit le devenir
des particules mises en mouvement lors de ces transferts
KERMA
Kinetic Energy Released per unit Mass)
◼
Dans le cas des rayonnements indirectement ionisants, ce
sont les particules chargées mises en mouvement qui
déposent leur énergie dans le milieu.
◼
Pour déterminer cette quantité, il est nécessaire de
connaitre quelle est la part de l’énergie incidente transférée
dans un élément de matière.
KERMA
Kinetic Energy Released per unit Mass)
Le Kerma représente la quantité d’énergie cinétique transférée aux
particules chargées qui sont mises en mouvement suite aux
interactions des rayonnements indirectement ionisants dans un
volume élémentaire au sein d’un matériau uniformément irradié
Dose absorbée
◼
◼
◼
L’énergie délivrée E n’est pas identique d’un élément de
volume à l ’autre
On définit alors la dose absorbée comme la quotient de
l’énergie moyenne déposée localement par des
particules chargées dans un volume élémentaire sur la
masse de cet élément de matière:
L’ancienne unité de la dose absorbée est le rad:
1rad = 10-2Gy
Relation entre le Kerma et la dose absorbée
Le Kerma est proportionnel à la fluence énergétique
Kerma et dose dans des milieux différents
Si l’équilibre électronique est vérifié, on a de la
même façon pour la dose:
Kerma et dose dans des milieux différents
On peut calculer le Kerma ou la Dose dans un milieu
donné, connaissant pour le même faisceau de
photons le Kerma (ou la dose) dans un milieu de
référence qui en pratique est l’air.
Kerma et dose dans des milieux différents
Pour les tissus biologiques, le rapport:
st voisin de 1 pour les photons entre 100Kev et 10Mev: en
effet pour ces énergies l’effet Compton est prédominant
dans l’air comme dans les tissus biologiques.
Kerma et dose dans des milieux
différents
➢ Pour les photons < 50kev l’effet photoéléctrique est prédominant
et µ/ρ est proportionnel à Z3.
➢ Contrairement au cas précédent, la dose est alors plus élevée
dans l’os (Z = 20 pour le calcium) que dans l’air (Zmoyen =14,5);
inversement la dose dans la graisse est moins élevée que dans
l’air (Z = 12 pour le carbone et Z = 1 pour l’hydrogène)
Calcul pratique de la dose
(μ/ρ est trouvée dans les tables)
La dose absorbée entre t = 0 et t = U dans un faisceau
de photons d’éclairement énergétique E:
1- Calcul de la fluence énergétique (si E constant, F = E.U)
2- la dose D est donnée par:
Calcul pratique de la dose
(μ/ρ est trouvée dans les tables)
La dose absorbée entre t = 0 et t = U dans un faisceau de
photons de débit de dose dans l’air dair(t):
1- calcul de la dose dans l’air (si dair est constant
Dair = dair(u)
2- Calcul de la dose dans le milieu cible
Dose reçue (en Gy)
En combien de temps?
Notion de débit de dose
Sur quelle partie du corps?++++
Type de rayonnement
Débit de Kerma
Pour caractériser le risque potentiel de séjour dans
un champ de rayonnements, on utilise le débit de
Kerma:
Débit de dose
La rapidité avec laquelle une dose de rayonnement est
administrée est cruciale pour expliquer les effets biologiques
qui en résultent. Cette rapidité est exprimée par le débit de
dose en Gy.s-1 ou Gy.h-1.
Dose équivalente
Prise en compte de la nature des rayonnements:
C’est la dose pondérée par un facteur tenant compte du type
de rayonnement (facteur de pondération lié au rayonnement)
WR, qui relativise la gravité, pour une même dose, les dégâts
dans les tissus vivants
« il vaut mieux de recevoir sur la tête 1Kg de plumes que 1Kg
de plomb…. »
Il faut tenir compte du pouvoir d’ionisation du rayonnement,
c’est-à-dire du TEL, et pour cela on pondère la dose en Gy par
un facteur de pondération lié au rayonnement,
Prise en compte de la nature des
rayonnements: notion de dose équivalente
Sur quelle partie du corps?++++
Sur quelle partie du corps?++++
Dosimétrie des électrons
Relation fluence-dose absorbée des
électrons
Électron mono-énergétiques
Le pouvoir d’arrêt massique par collision: Sc/ρ
Le pouvoir d’arrêt massique par freinage: Sf/ρ
Relation fluence-dose absorbée des
électrons
Électron mono-énergétiques
L’énergie transmise par les électrons par unité de masse de matière
(la dose) est les produits de fluence par la somme des pouvoirs de
ralentissement.
L’énergie perdu par rayonnement de freinage n’est pas absorbé
localement, et n’intervient pas dans la dose absorbée:
F en cm-2 , Sc/ρ en Me.cm2.g-1 et D en Mev.g-1
Relation fluence-dose absorbée des
électrons
Électron mono-énergétiques
Relation fluence-dose absorbée des
électrons
Électrons polyénergétique
La fluence est caractérisée par une répartition en énergie dF/dE:
Le coefficient de pouvoir d’arrêt massique moyen:
Dans le cas d’un spectre β, la relation fluence dose est la
suivante:
et
Relation fluence-dose absorbée des
électrons
Électrons polyénergétique
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