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Grandeurs et mesures- 2

Grandeurs dosimétriques

Kérma, Dose, TLE et plus

Jour 2 – Leçon 8

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Objectif

• Connaitre les grandeurs dosimétriques, la terminologie associée et les concepts sous-jacents

• Apprendre davantage sur le kerma (débit Kerma), l'exposition (débit d’exposition), la dose absorbée (débit de dose), le transfert linéique d'énergie (TLE), et la dose aux organes

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Contenu

• Kerma (débit)• Coefficient massique d’absorption d’énergie• Kerma dans l’air• Exposition (débit)• Dose absorbée (débit)• Energie communiquée• Transfert Linéique d’Energie (TLE)• Dose à l’Organe

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Kerma

Kerma (Kinetic Energy Released per unit Mass)Kerma: énergie cinétique transférée à la matière par unité de masseLe Kerma est définit par:

K = OùLe Kerma Indique la somme de toutes les énergies cinétiques Etr transférées à des particules secondaires de première génération dans un élément de masse dm du milieu.

dEtr

dm

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Kerma

• L’unité de kerma est le J kg-1

• Le nom spécial de l’unité de kerma est le Gray (Gy)

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Débit de Kerma

Le débit de kerma, K, est le quotient de dK par dt, où dK est l’incrément du kerma pendant le temps dt:

K =

Le débit de Kerma s’exprime en J kg-1 s-1 et le nom spécial qui lui est attribué est le Gray par seconde (Gy.s-1 ou Gy.h-1 )

.

.

dK

dt

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Exposition

L’exposition est:• Une quantité utilisée pour indiquer la

quantité d'ionisations produites dans l'air par un rayonnement x ou gamma

L’unité de l’exposition dans le SI est le Coulomb par kilogramme (C/kg)

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Exposition

La relation entre l’exposition et le Kerma dans l’air est la suivante:

X =

où “W” est l'énergie moyenne dépensée par un électron pour produire une paire d'ions et «e» est la charge de l’électron

W

Ka (1 – g) e

g : est la fraction de l'énergie des électrons secondaires initiale qui est rayonnée en tant que rayonnement de freinage

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Exposition

• L'exposition est mesurée dans des conditions d'équilibre électronique

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Débit d’Exposition

Le débit d’exposition, x, est le quotient de dx par dt, où dx est l’incrément de l’exposition dans le temps dt:

x =

L’unité est C. kg-1 .s-1 ou (C.kg.h-1.h-1)

.

.

dXdt

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Dose Absorbée

La dose absorbée , D, est donnée par:

D = de/dm

où (de) est l’énergie moyenne communiquée à la matière de masse (dm) par le rayonnement

_

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Dose Absorbée

• L’unité de la dose absorbée est le J kg-1

• Le nom spécial pour la dose absorbée est le Gray (Gy)

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Energie communiquée

L’Energie communiquée est l’écart entre la somme des énergies de toutes les particules ionisantes ayant pénétré dans un volume, et la somme des énergies de toutes celles qui l'ont quitté, cet écart étant diminué de l'équivalent énergétique de toute augmentation de masse au repos résultant des réactions nucléaires ou des réactions entre particules élémentaires qui ont eu lieu dans ce volume.

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Débit de dose absorbée

Le débit de dose absorbée est la variation de la dose absorbée (dD) par unité de temps (dt)

D =:L’unité est J kg-1 s-1 et le noms spécial pour l(unité de la dose absorbée estle Gray par seconde (Gy s-1)

.dDdt

.

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Transfert Linéique d’Energie

Le transfert linéique d’énergie est l’énergie transférée par une particule au milieu traversé par unité de longueur

Le TLE s’exprime en J.M-1

On peut aussi, pour plus de commodité, exprimer le TLE en eV.m-1 ou keV.µm-1

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Transfert Linéique d’Energie

• Exprime le niveau d’énergie transférée à l’échelle microscopique

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Transfert Linéique d’Energie

Le LET est défini généralement comme:

L = [ ]

où dE est l’énergie déposée en traversant la distance dl

dEdl

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Transfert Linéique de l’Energie

• Une mesure de la façon dont, en fonction de la distance, l'énergie est transférée du rayonnement à la matière exposée;

• Un TLE élevé indique que l’énergie est déposée dans une petite distance

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Dose à l’organe

• Doses à l'organes peuvent résulter tant de l'irradiation externe que interne (cas de contamination interne par exemple)

• La mesure / le calcul de la dose aux organes suite à l’exposition externe aux rayonnements est généralement plus simple que pour le cas de la contamination interne

• En effet, les diapos suivantes focalisent sur la dose aux organes suite à une exposition interne

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Dose à l’organe

• Suite à une admission dans le corps d'un matériau radioactif, il existe une période au cours de laquelle le matériau donne lieu à des doses équivalentes délivrées dans les organes ou les tissus de l'organisme à des débits différents

• L'intégrale dans le temps du débit d'équivalent de dose est appelée dose équivalente engagée.

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Organes spécifiques pour lesquels les débits de doses sont calculés

• gonades • La moelle

osseuse (rouge) • vessie • sein • thyroïde • peau • reste

• côlon • poumon • estomac • foie • œsophage • Surface de l'os

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Organes restants

• glandes surrénales • Gros intestin

supérieur • intestin grêle • rein • pancréas

• cerveau • rate • thymus • utérus • muscle

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Fantôme pour le calcul de dose à l’organe

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Dose à l’organe

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Résumé

• Les grandeurs dosimétriques et les terminologies associées ont été discutées

• Les étudiants ont étudié le kerma, l’exposition, la dose absorbée, le Transfert Linéique d’Energie et la dose à l’organe

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• Knoll, G.T., Radiation Detection and Measurement, 3rd Edition, Wiley, New York (2000)

• Attix, F.H., Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry, Wiley, New York (1986)

• International Atomic Energy Agency, Determination of Absorbed Dose in Photon and Electron Beams, 2nd Edition, Technical Reports Series No. 277, IAEA, Vienna (1997)

Où trouver plus d’Information

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• International Commission on Radiation Units and Measurements, Quantities and Units in Radiation Protection Dosimetry, Report No. 51, ICRU, Bethesda (1993)

• International Commission on Radiation Units and Measurements, Fundamental Quantities and Units for Ionizing Radiation, Report No. 60, ICRU, Bethesda (1998)

• Hine, G. J. and Brownell, G. L., (Ed. ), Radiation Dosimetry, Academic Press (New York, 1956)

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• Bevelacqua, Joseph J., Contemporary Health Physics, John Wiley & Sons, Inc. (New York, 1995)

• International Commission on Radiological Protection, Data for Protection Against Ionizing Radiation from External Sources: Supplement to ICRP Publication 15. A Report of ICRP Committee 3, ICRP Publication 21, Pergamon Press (Oxford, 1973)

Où trouver plus d’Information