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Amélioration des performances en
dosimétrie de Fricke au LNHB/LMD pour
une utilisation comme dosimètre de
transfert graphite/eau
12/10/2012
Journées des LARD | Christel Stien
| PAGE 1 CEA | 10 AVRIL 2012
Christel Stien, Valérie Lourenço, Soizic Sorel, Maïwenn Le Roy,
Aimé Ostrowsky, Stéphane Dufreinex
| PAGE 2 CEA | 12 octobre 2012
• Etablissement des références au LNHB/LMD
• Dosimétrie de transfert graphite/eau
• Dosimétrie de Fricke
- Avantages et inconvénients
- Principe
- Méthode de transfert graphite/eau
• Amélioration des incertitudes
• Résultats
• Conclusion
ETABLISSEMENT DES RÉFÉRENCES
DOSIMÉTRIQUES AU LNHB/LMD
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Moyen d’établissement des références au LNHB/LMD : Calorimétrie
Calorimétrie eau : Calorimétrie graphite :
manteau écran absorbeur
Mesure d’une élévation de température dans un corps
Deux méthodes utilisées au LMD :
Dose absorbée dans le graphite Dose absorbée dans l’eau
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DOSIMÉTRIE DE TRANSFERT
4 : Référence en
dose absorbée dans
l’eau
2 : Dosimètre de
transfert dans le
graphite
LT,g
3 : Dosimètre de
transfert dans
l’eau
1 : Calorimétrie
graphite
Dg LT,eau
i
i
gT
eauT
geau kL
LDD
,
,
Pour l’établissement de références dans un calorimètre graphite :
En radiothérapie externe : références en dose dans l’eau
Référence en
dose absorbée
dans le graphite
Référence en
dose absorbée
dans l’eau Dosimétrie de transfert
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DOSIMÉTRIE DE TRANSFERT
Méthodes de transfert :
• Calculs Monte-Carlo
• Dosimétrie RPE/Alanine
• Dosimétrie de Fricke
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LA DOSIMÉTRIE DE FRICKE :
AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS
Intérêt de la dosimétrie de Fricke comme dosimétrie de transfert:
• Gamme de dose : [1 ; 400] Gy
• Indépendant du débit de dose
• Mesures directement après irradiation
• Equivalent eau : 96% d’eau
• Incertitudes : 0,1% au NRC (Canada)
Principal inconvénient :
• Sensibilité aux impuretés organiques
LA DOSIMÉTRIE DE FRICKE :
PRINCIPE
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• Dosimètre chimique à base de sulfate ferreux (Fe(II)) :
Irradiation
du
dosimètre
Radiolyse
de l’eau
Oxydation
des ions
Fe2+
Formation
d’ions Fe3+
Composition de la solution :
• Sel de Mohr (Fe2+) : 10-3 mol/L
• Acide sulfurique : 0,4 M
• NaCl : 10-3 mol/L
• Eau : 96%
LA DOSIMÉTRIE DE FRICKE :
PRINCIPE
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• Lecture par spectrophotométrie des solutions irradiées à différentes doses
Dose = ρ ℓ ε G(Fe3+)
ΔDO ΔDO =
DO304nm – DO450nm
[1+ 0,0012x(Tirr-Tréf)] . [1+ 0,0069x(Tlect-Tréf)]
- ΔDOblanc
Δ(DO) : Différence entre les densités
optiques mesurées à 303nm et 450nm
ρ (kg/m3) : Masse volumique de la solution
ℓ (m) : trajet optique de la cuve
ε (m²/mol) : coefficient d’extinction molaire
G(Fe3+) (mol.kg/Gy) : Rendement
radiochimique
304 nm 450 nm
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LA DOSIMÉTRIE DE FRICKE :
MÉTHODE DE TRANSFERT GRAPHITE/EAU
Irradiation de dosimètres de Fricke dans des fantômes
graphite et eau
Objectif pour l’établissement de références en dose absorbée dans l’eau :
Incertitude de 0,2% à k=1
| PAGE 10 CEA | 12 octobre 2012
Problème : Incertitude sur la mesure par spectrophotométrie élevée
ΔDO = DO304nm – DO450nm
[1+ 0,0012x(Tirr-Tréf)] . [1+ 0,0069x(Tlect-Tréf)]
- ΔDOblanc
Mesure du blanc :
σ = 0,6% à k=1
0,081
0,0815
0,082
0,0825
0,083
0,0835
Solution de Fricke non irradiée :
ΔDO
LA DOSIMÉTRIE DE FRICKE :
MÉTHODE DE TRANSFERT GRAPHITE/EAU
| PAGE 11 CEA | 12 octobre 2012
Méthode des pentes afin de s’affranchir de la mesure du blanc
ΔDO = DO304nm – DO450nm
[1+ 0,0012x(Tirr-Tréf)] . [1+ 0,0069x(Tlect-Tréf)]
- ΔDOblanc
tirr ou information moniteur
ΔDO
y = αx + β
0,0000
0,1000
0,2000
0,3000
0,4000
0,5000
0,6000
→ Incertitude statistique sur la pente de droite et aux incertitudes sur les facteurs de correction ki
LA DOSIMÉTRIE DE FRICKE :
MÉTHODE DE TRANSFERT GRAPHITE/EAU
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AMÉLIORATION DES INCERTITUDES
Principaux paramètres influençant l’incertitude sur la pente de la droite :
ρε ℓG(Fe3+)
Utilisation de la même cuve spectrophotométrique pour les mesures
Utilisation de la même solution mère pour les mesures
Même qualité de faisceau
Tirr Contrôle de la température
Mesure grâce à une sonde PT100
Tlect Contrôle de la température dans le support de cuve
Mesure grâce à une thermistance
Mesure DO Limites de l'appareillage
RÉSULTATS
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Test de la méthode :
Pentes des droites ΔDO=f(Kair) des deux séries de mesures
0,00373
0,003735
0,00374
0,003745
0,00375
0,003755
0,00376
0,003765
y = 0,00375x + 0,01253
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
20 30 40 50 60 70 80 90
Kair (Gy)
ΔDO
Série 1 Série 2
Pente 0,003743 0,003751
Erreur type
(1σ) 0,20% 0,29%
Pente (Gy-1)
• Deux séries d’irradiations de 8 dosimètres dans un faisceau γ de Cobalt-60 dans l’air
RÉSULTATS
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0,000974
0,000976
0,000978
0,00098
0,000982
0,000984
0,000986
0,000988
0,00099
• Trois séries d’irradiations de 5 dosimètres dans un faisceau γ de Cobalt-60 dans un fantôme
graphite
Pentes des droites DO=f(tirr) des quatre séries de mesure
y = 0,00099x + 0,01239
0,0000
0,1000
0,2000
0,3000
0,4000
0,5000
0,6000
0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00
tirr (min)
ΔDO
tirr (min) corrigée de la décroissance de la source
Série 1 Série 2 Série 3
Pente 9,815E-04 9,849E-04 9,865E-04
Erreur type
(1σ) 0,55% 0,24% 0,22%
Pente (Gy-1)
CONCLUSION
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Voie d’amélioration :
Utilisation d’un flux d’azote dans le compartiment échantillon du spectrophotomètre :
domaine d’absorption du dioxygène
Mesures spectrophotométriques
Applications :
Projet européen HLT 09
Références dosimétriques pour les faisceaux de
rayons X de haute énergie de très petite section (<
1 cm²)
Calorimétrie graphite → Transferts par dosimétrie de Fricke
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Merci de votre attention
