Bonjour,
J’ai réalisé un compteur Geiger-Muller et je voudrais afficher l'équivalent de débit de dose. Et c’est là que la difficulté commence ! A cette question récurrente, je n’ai trouvé aucun explicatif complet sur le web, cela dépend de … plusieurs paramètres. On suggère d’utiliser une source étalon, mais je n’en ai pas. Voici un calcul que je livre à la critique de nos experts en radioprotection, aisé à programmer avec un petit processeur.
1. Première étape : calcul de l’activité de la source (Bq) à partir du débit des « coups »
La fenêtre frontale de mon capteur Geiger (modèle SI-8B type « pancake » à fenêtre mica) est circulaire de diamètre D = 0,075 m. Lors de la mesure, cette fenêtre est placée à L = 0,1 m de la source supposée ponctuelle. Soit C le débit de « coups » (cps) excédentaire mesuré par le capteur dans cette position par rapport au bruit de fond sans la source. C doit d’abord être corrigé dans le rapport des angles solides pour obtenir le comptage complet de la source. J’obtiens un facteur correctif f1 = 2r/h avec r = RACINE(L^2 + (D/2)^2) et h = r – L soit f1 = 116,8.
Je fais le calcul en Cs137 dont la désintégration dans 94,6 % des cas produit du Ba137m (excité) + 1 électron de E1 = 512 keV et dans 5,4 % des cas restants directement du Ba137 désexcité + 1 électron de E2 = 1174 keV. La forme excitée Ba137m se désexcite à son tour par émission d’un photon γ de Eγ = 662 keV (période de 2,55 minutes donc émission γ ionisante pour le capteur non concomitante à la désintégration initiale du Cs137 – le tube est spécifié avoir un temps mort de 160 microseconde).
Une désintégration de Cs137 conduit donc en moyenne à 0,946*2 + 0,054*1 soit 1,946 émissions ionisantes susceptibles de provoquer un « coup » vu du capteur.
Pour C = 100 cps, l’activité de la source est donc A = 100*116,8/1,946 soit 6002 Bq.
Question : faut-il tenir compte d’un « facteur d’efficacité » du tube dépendant du matériau de la fenêtre et de son épaisseur car toutes les émissions ionisantes ne produisent peut-être pas un « coup » ? En principe la fenêtre en mica, fine, est totalement « perméable » aux rayonnements béta et γ ; ce facteur devrait-être proche de 1.
2. Deuxième étape : calcul du débit de dose absorbé (Gy/h)
A partir de l’activité de la source calculée précédemment, il faut d’abord calculer la dose absorbée :
- Pour les photons γ à 1 m des tissus humains, j’utilise la formule empirique D01m = 1,3*10^-10*A* Eγ(MeV)*I(Intensité en %)/100 soit D01m = 1,3*10^-10*6002*0,662*100/100 = 5,16*10^-7 mGy/h. L’incertitude relative de la formule est donnée inférieure à 10 % pour des γ <1,5 MeV.
- Pour les électrons à 10 cm des tissus humains, j’utilise la formule empirique D010cm = 9*10^-7*A*I/100 soit pour les désintégrations béta1 : 9*10^-7*6002*94,6/100 et pour les désintégrations béta2 : 9*10^-7*6002*5,4/100, soit au total 9*10^-7*6002 = 5,4 microGy/h.
Question : Faut-il ajouter 9*10^-7*6002*94,6/100 correspondant à l’émission de désexcitation à 662 keV du Ba137m ?
Question : Comment fait-on le calcul de débit de dose dans le cas d’une émission alpha ?
3. Troisième étape : calcul de l’équivalent de débit de dose (Sv/h)
L’équivalent de dose absorbé est égal au débit de dose absorbé multiplié par le facteur de pondération WR. Pour les rayonnements béta et γ, ce facteur est égal à 1, donc l’équivalent de débit de dose devrait être de 5,4 microSv/h. Pour résumer, pour passer des « coups » par seconde du compteur à la dose équivalente, le facteur correctif serait donc dans le cas présent de 0,0054.
Toute correction, remarque et surtout complément est bienvenue.
Cdt.
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