WO2007054575A1 - Procede de détermination de coefficient d'etalonnage de chambre d'ionisation - Google Patents
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- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
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Definitions
- the present invention relates to a method for determining ionization chamber adjustment factor.
- the present invention also relates to a method for determining calibration coefficients and to an ionization chamber calibration method.
- the methods of the invention are applicable to measuring the activity of any radionuclide in a wide variety of fields (basic research, industry, nuclear medicine, etc.).
- the ionizing radiation detected is photon (X and / or Y (gamma)) and / or electronic radiation (electrons and / or ⁇ (beta) radiation).
- the activity measures concerned are, for example, measures of injectable solutions to patients for radiodiagnosis or radiotherapy, measurements of sealed sources for brachytherapy, for the leaktightness of pipes or monitoring of gaseous releases for the protection of the environment, etc.
- the ionization chambers concerned by the invention are, preferably, pressurized chambers of cylindrical shape which comprise a well within which is introduced the radioactive sample which contains the radionuclide to be measured.
- the radionuclide is placed in a medium (water, resin, powder, etc.) commonly called “Matrix”.
- the radioactive sample is contained in a structure (ampoule, vial, syringe, capsule, etc.) commonly called “conditioning”.
- the ionization chambers deliver an electric current proportional to the activity of the measured sample.
- the coefficient of proportionality depends mainly on the energy spectrum of the radiations emitted by the radionuclide, as well as the absorption and attenuation of these radiations by the sample matrix, by the conditioning of the sample, by the air surrounding the sample, by the support of the sample and, more generally, by all the constituent materials of the chamber.
- the determination of the coefficient of proportionality between the electric current and the known value of the activity of a standard source, called the calibration coefficient is the subject of a calibration procedure.
- the calibration procedure shall comply with the recommendations described in International Standard IEC 61145 entitled "Calibration and use of ionisation chamber systems for the determination of radionuclides" (see ref (F)).
- the calibration of an ionization chamber depends, among other things, on the nature of the measured radionuclide, its matrix and its conditioning. According to the prior art, it is necessary to carry out as many calibrations as there are measurement conditions.
- the UK primary laboratory has conducted experimental research to, inter alia, determine the corrective factor to be applied to a calibration coefficient associated with a syringe of volume 5 ml of the same manufacturer series to determine the calibration coefficients. associated with different volumes of radioactive solutions contained in this same syringe (DK Tyler and MJ Woods, 2003 / (see reference (N))
- the authors concluded that they could not apply this experimental method, in particular because the geometries of syringes are too different from one series of production to another and from one manufacturer to another.
- routine measurements, made in particular in nuclear medicine correspond to so many configurations (patient-dependent volume, container-to-vendor geometry) that it seems impossible for manufacturers to exhaustively provide all associated values of calibration coefficients.
- This determination is made using an adjustment factor applied to the gas density and calculated as the average of the simulated calibration coefficient ratios on the experimental calibration coefficients for 11 photon emitting radionuclides.
- New simulations are then implemented (integrating the new density value in the input files of the Monte Carlo code) to determine the energy values deposited in the gas for each of the photon emission energy lines of the radionuclides concerned. (ie 29 simulations of about 15 CPU hours each considering a processor speed of 2 GHz to achieve an uncertainty of less than one percent).
- the theoretical calibration coefficients of the radionuclides studied are calculated as the product of a characteristic constant of the gas (charge of the electron divided by the average energy necessary for the creation of an ion pair) and the discrete sum for each photonic emission line of the deposited energy values weighted by their emission intensity. It may be noted in this article that, on the one hand, the radionuclides concerned are considered purely photonic emitters, and that on the other hand, once the new gas pressure value has been calculated, the simulated calibration coefficients are determined. required CPU time for calculation and analysis of intermediate results important (typically 1 month) and this for the ionization chamber studied.
- the invention relates to a method for determining at least one electronic adjustment factor (P e i a: ust ) of an ionization chamber containing a gas, characterized in that it comprises :
- a simulation step for determining, from an electronic radiation transport code in the material, a simulated response, as a function of energy, of the installation consisting of the ionization chamber and the radioactive source; standard,
- a simulated current determination step per unit of activity for the standard radioactive source (C o / e i : ust , Co / ei 1 ) from the simulated response (R e i a: ust , Rei 1 ) and the continuous spectrum of theoretical electronic emission of the standard radioactive source, - a step of measuring an ionization current (I e i a: ust, IEI 1) associated with the radioactive source standard,
- a first electronic adjustment factor P a and u of ionization chamber is determined for a first standard radioactive source containing a first type of radionuclide, called calibration standard source, and at least one second ionization chamber electronic adjustment factor P e i 1 is determined for a second standard radioactive source containing a second type of radionuclide identical to or different from the first type, called the validation standard source.
- the method further comprises a step of validating the first adjustment factor P e i a: ust in which:
- the first adjustment factor P e i a: ust is validated if: A 1Z eI - U (A 1Z eI).
- the amount U (A 1Z eI) to which the quantity A 1Ze I is compared has a value of less than or equal to ⁇ 10%.
- the first adjustment factor P e i a: ust is not validated and the process is reiterated from the modeling and / or simulation step, with parameter modifications able to modify the simulated response of the measuring installation consisting of the ionization chamber and the reference source, until the condition A 1Z eI - U (A 1Z eI) is checked.
- the simulated current per unit of activity of a standard source is written as follows:
- - K e / W, where e is the charge of the electron and W is the average ionization energy of the gas which fills the chamber for the creation of an ion pair, E max is a maximum energy of interest,
- R e i (E) is the response of the measurement system consisting of the ionization chamber and the standard source.
- the invention also relates to a method for determining a simulated calibration coefficient C S im / e i SM of radioactive source to be measured) emitting an electron radiation in an ionization chamber, characterized in that, the ionization chamber having an adjustment factor P e i is obtained by a method according to the method of the invention, the radioactive source to be measured containing a given type of radionuclide and having a matrix and a given type of packaging, it comprises, if the given matrix type and the given conditioning type of the radioactive source to be measured are respectively identical to the matrix type and the conditioning type of a standard source used to obtain the adjustment factor P e i a: ust :
- the simulated current per unit of activity C 0 / e i SM of the radioactive source to be measured is given by the formula:
- E max is a maximum energy of interest
- Pei aDUSt if the given type of matrix and / or conditioning of the radioactive source to be measured is different, respectively, from the type of matrix and / or the type of conditioning of a standard source used to obtain the adjustment factor P e i a: ust , it is required to know whether a modeling of the matrix and the conditioning of the radioactive source to be measured is validated or not, and if a modeling of the matrix and the conditioning of the source radioactive measurement is validated, it is required to know whether a simulation of the response of the installation consisting of the ionization chamber and a radioactive source of matrix and conditioning identical to the radioactive source to be measured is known and, if a simulation of the response as a function of the energy of the installation consisting of the ionization chamber and a radioactive source of matrix and conditioning identical to the radioactive source to be measured is known, there is: - determination of a simulated current per unit of activity of the source radioactive material to be measured C 0
- S e i SM (E) is the theoretical electron emission continuous spectrum of the radioactive source to be measured and R e i (E) the known simulation of the response of the ionization chamber installation and a radioactive source of matrix and conditioning identical to the radioactive source to be measured, and
- the method comprises:
- Ie i SE an ionization current measurement (Ie i SE ) relative to the additional standard radioactive source; a determination of an experimental calibration coefficient C e ⁇ P / e i SE for the additional standard radioactive source, starting from measurement of the ionization current,
- K e / W, where e is the charge of the electron and W is the average ionization energy of the gas that fills the chamber for the creation of an ion pair
- S e i SM (E) is the continuous spectrum of theoretical electronic emission of the radioactive source to be measured and R e i SE (E) simulation of the response of the installation consisting of the ionization chamber and the additional standard radioactive source
- ⁇ c / e i is greater than U ( ⁇ c / e i)
- the calculations of the current per unit of activity and the simulated calibration coefficient of the radioactive source to be measured are not performed and the method is reiterated from the modeling and / or simulation stage of the additional standard radioactive source), with changes of parameters until the condition ⁇ c / e i ⁇ U ( ⁇ c / e i) is obtained.
- cr (C exp / / £) and ⁇ (C s ⁇ mld SE) are, respectively, the combined uncertainties respective calibration coefficients C ⁇ e P / e SE i and C sim / e i SE
- K e / W, where e is the charge of the electron and W is the average ionization energy of the gas that fills the chamber for the creation of an ion pair, S e i SM (E) is the theoretical electron emission spectrum of the radioactive source to be measured and R e i SE (E) the simulation of the response of the installation consisting of the ionization chamber and the additional standard radioactive source, and
- the electron radiation is radiation from electrons and / or ⁇ particles.
- the invention also relates to a method for determining a simulated calibration coefficient of radioactive source to be measured in an ionization chamber, the radioactive source to be measured emitting photonic radiation, the method comprising a step of determining at least one factor adjustment device (P P h a: ust ) of an ionization chamber containing a gas which comprises:
- a simulation step for determining, from a radiation transport code in the material, a simulated response (R P h a: ust , Rph 1 ), as a function of the energy, of the installation consisting of the ionization chamber and the standard radioactive source,
- the simulated current per unit of Co / P h SM activity of the radioactive source to be measured is given by the formula:
- E max is a maximum energy of interest
- (E) is the measuring system's response consists of the ionization chamber and a standard source used to obtain the P.- adjustment factor a] ust
- this step is not necessary.
- the deletion of this step represents a significant reduction in the CPU time and the analysis time of the results.
- the given type of matrix and / or conditioning of the radioactive source to be measured is different, respectively, from the type of matrix and / or the type of conditioning of a standard source used to obtain the adjustment factor P P h a: ust , it is whether a modeling of the matrix and the conditioning of the radioactive source to be measured is validated or not, and if a modeling of the matrix and conditioning of the radioactive source to be measured is validated, it is required to know whether a simulation of the response of the installation consisting of the ionization chamber and a radioactive source of matrix and conditioning identical to the radioactive source to be measured is known and, if a simulation of the response as a function of the energy of the installation consisting of the ionization chamber and a radioactive source of matrix and conditioning identical to the radioactive source to be measured is known, there is: - determination of a simulated current per unit of activity of the radioactive source to measure Co / P h SM so that:
- S ph SM (E) is the theoretical photonic emission spectrum of the radioactive source to be measured and R ph (E) the known simulation of the response of the installation consisting of the ionization chamber and a source radioactive matrix and packaging identical to the radioactive source to be measured, and - determination of the simulated calibration coefficient C sim / ph SM , so that:
- a modeling of the matrix and the conditioning of the radioactive source to be measured includes:
- I ph SE a measure of ionization current
- K e / W, where e is the charge of the electron and W is the average ionization energy of the gas that fills the chamber for the creation of an ion pair, S ph SM (E) is the theoretical photonic emission spectrum of the radioactive source to be measured and R ph SE (E) the simulation of the response of the installation consisting of the ionization chamber and the additional standard radioactive source, and
- the radioactive material to be measured is not performed and the method is reiterated from the modeling and / or simulation step of the additional standard radioactive source, with parameter modifications until the condition ⁇ c / P h - U ( ⁇ c / P h) is obtained.
- I P h SE an ionization current measurement
- the transport code is a Monte Carlo code.
- the Monte Carlo code is the PENELOPE code.
- the photon radiation is an X and / or ⁇ radiation.
- the invention also relates to a method for determining a simulated calibration coefficient C S i m SM of a radioactive source to be measured in an ionization chamber, the radioactive source to be measured emitting photonic radiation and electron radiation, characterized in that it comprises a step of determining simulated calibration coefficient C sim / ph SM for the photonic radiation according to the invention and a step of determining simulated calibration coefficient C sim / e i SM for the electron beams in accordance with the invention, the simulated calibration coefficient of the radioactive source to be measured that emits photon radiation and electron radiation, given by the formula: - " i - - "
- the coefficient of simulated calibration C sim SM of the source to be measured is substantially equal to the single coefficient C sim / ph SM , the coefficient C sim / e i SM is then neglected.
- the invention also relates to an ionization chamber calibration method comprising a step of determining a simulated calibration coefficient of radioactive source to be measured, characterized in that the step of determining simulated calibration coefficient of radioactive source to be measured is implemented by a method according to the invention.
- the transport code is a Monte Carlo code.
- the Monte Carlo code is the PENELOPE code.
- the modeling of the measurement system and the simulation of the radiation-matter interaction within the sample and the detector make it possible to calculate, using a single parameter by nature of IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 845-02-21 Superconductivity / Spectroscopy Page 5 of 4 particle, experimentally adjustable parameter, specific to a type of ionization chamber and independent of the sample, all calibration coefficients of all radionuclides, irrespective of their matrix and / or their conditioning.
- the adjustable parameter is here called the adjustment factor.
- the value of the adjustment factor is deduced from the measurement of at least one standard source (ie whose activity is known), characterized, in particular, in terms of impurities, composition and geometry.
- Calibration coefficients calculated for given source configurations may be applied, with an uncertainty level of less than ⁇ 10% for a broadening factor k equal to 3, to all ionization chambers of the same reference constructor, for matrices and packages identical to those used for the measurement of the adjustment factor and / or those whose modeling and simulation have been validated.
- any new matrix and / or new packaging requires to be validated by an experimental measurement respecting the new source configuration.
- the validation of this new source configuration can be advantageously carried out with another radionuclide than that of the customer. Indeed, each modeling of new matrix and / or new Radioactive source conditioning is applicable to all radionuclides emitting X, Y electron, ⁇ radiation.
- the present invention advantageously provides a method for "virtually" calibrating ionization chambers with a level of accuracy of less than 10% for a broadening factor k equal to 3 (according to the IEC standard).
- the method of the invention makes it possible to significantly reduce the manipulation of radioactive sources.
- the method of the invention is advantageously applied to any type of chamber, its implementation being performed only once (i.e. on a single ionization chamber) for all rooms of the same type.
- the method of the invention determines the calibration coefficients for any source configuration (in terms of source, matrix and packaging nature) from the source-detector simulation and the measurement of a small number of sources. radioactive standards, for a particular ionization chamber representative of a type of ionization chambers.
- the calibration coefficients obtained according to the method of the invention can be applied to all the ionization chambers with the same reference manufacturer as that for which the process has been implemented, for all simulated and validated source configurations (in term of radiation, matrix and conditioning nature) with an uncertainty level of less than ⁇ 10%, in accordance with the IEC standard, without any additional manipulation of a radioactive source.
- the calibration method of the invention applies, inter alia, activimeters.
- the activimeters consist of an ionization chamber connected to a control electronics / computer which processes the electric current delivered by the chamber and provides an indication (Curie or Becquerel) of the measurement of the activity of the measured radionuclide.
- the adoption of the calibration method of the invention makes it possible to reduce the individual dosimetry of all the players potentially involved in the calibration of ionization chambers by drastically reducing their handling of radioactive samples.
- the adoption of the process of the invention makes it possible to reduce the production of radioactive waste generally generated by experimental calibrations.
- the method of the invention is particularly advantageous for different types of stakeholders involved in the calibration of ionization chambers. Thanks to the implementation of the method of the invention, the ionization chamber manufacturers would be able, for a minor investment, to offer ionization chambers calibrated under the conditions required by their customers (currently, manufacturers deliver ionization chambers calibrated for some radionuclides in a single geometry, which is moreover unspecified, the client, when he has the time and the personnel, himself carries out the calibrations he needs, otherwise he addresses himself at an approved body for the calibration of ionisation chambers). Similarly, organizations or companies approved for the experimental calibration of ionization chambers could increase the productivity and quality of their service by adopting the process of the invention.
- the ionization chamber manufacturers or the bodies authorized for calibration would have many advantages for their customers vis-à-vis the competition.
- Ionisation chamber manufacturers or accredited calibration bodies could also provide "after sales service” to deliver the values of the new calibration coefficients as their customers' needs change (new radionuclides, new matrices). and / or new packaging).
- FIG. 1 shows a nitrogen filled Vinten 671 ionization chamber response for 5 ml HCl 0.1 ml radioactive solutions packaged in glass ampoules
- FIG. 2 represents a proton ionization chamber replenishment filled with argon for 0.1 ml O 5 M HCl radioactive solutions packaged in glass ampoules
- FIG. 3 represents a flowchart of a method for determining ionization chamber adjustment factor, for a given type of radiation, according to the preferred embodiment of the invention
- FIG. 4 represents a flowchart of a method for determining a radioactive source calibration coefficient to be measured emitting photonic radiation or an electronic radiation, according to the preferred embodiment of the invention
- FIG. 1 shows a nitrogen filled Vinten 671 ionization chamber response for 5 ml HCl 0.1 ml radioactive solutions packaged in glass ampoules
- FIG. 2 represents a proton ionization chamber replenishment filled with argon for 0.1 ml O 5 M HCl radioactive solutions packaged in glass amp
- FIG. 5 represents a flowchart of a method for determining a calibration coefficient of radioactive source to be measured, emitting photonic radiation and electronic radiation, according to the preferred embodiment of the invention
- FIG. 6 represents a device for implementing the adjustment factor and calibration coefficient determination methods according to the invention
- FIG. 7 represents dispersions of values of calibration coefficients for different radionuclides, for N ionization chambers different from a first type of chamber (chamber of the Capinec CRC15 activimeter);
- FIG. 8 represents dispersions of values of calibration coefficients for different radionuclides, for N different ionization chambers of a second type of chamber (chamber of Mediystem Medi 404 activimeter);
- FIG. 7 represents dispersions of values of calibration coefficients for different radionuclides, for N different ionization chambers of a second type of chamber (chamber of Mediystem Medi 404 activimeter);
- FIG. 7 represents dispersions of values of calibration coefficients for different radionuclides,
- the implementation of the adjustment factor determination method requires three main phases: a first phase consists of experimentally measuring the ionization chamber - source (s) radioactive (s) standard (s), a second phase consists of modeling the ionization chamber - source (s) radioactive (s) standard (s) and to simulate the response of the installation as a function of the energy for the photon and / or photon radiation emitted by the standard source (s), and - a third phase consists in evaluating the adjustment factor and to validate the confrontational simulation of the experimental and simulation results.
- an ionization chamber and an electrometer or an activimeter - a standard source of adjustment; at least one standard source of validation; a computer or a computing station.
- the geometry, composition and density of ionization chamber materials and standard sources should be known.
- the geometrical dimensions of the ionization chamber may, for example, be determined by radiography.
- the nature of the gas filling the ionization chamber can influence the choice of the nature and the number of standard sources. Indeed, the pace of the The response of the ionization chamber is a function not only of the energy of the detected radiation but also of the nature of the filling gas of the chamber.
- the experimental response of the ionization chamber is defined here as the ratio of the measured ionization current to the A activity of the source.
- the response curve of the ionization chamber as a function of the energy of the radiation is a function which is monotonous in the case of nitrogen (see Figure No. 1) and which is non-monotonic in the case of nitrogen. argon (see Figure 2), these two gases being the most commonly encountered filler gases.
- Figure 1 shows a nitrogen-filled Vinten 671 ionization chamber response for 5 ml HCl 0.1 ml radioactive solutions packaged in glass ampoules
- Figure 2 shows a prototype ionization chamber response filled with argon for 5 ml HCl O, 1M radioactive solutions packaged in glass ampoules
- the 60 Co radionuclide can be used as the standard source for evaluating the photon radiation adjustment factor.
- other sources are needed for the validation of modeling and simulation of the response as a function of the energy of the ionization chamber for photonic radiation.
- an additional source such as 133 Ba (of long period) can, for example, to be used.
- two additional sources such as 133 Ba and 57 Co may also be used.
- the main gamma emission lines of the latter source are located in the zone within which a minimum inflection point is expected.
- Standard sources must be characterized not only in terms of activity level, but also in terms of impurity levels.
- the radiation transport within the material is preferably provided by a Monte Carlo code such as, for example, the PENELOPE code, the MCNP code, the MCNPX code, the EGS4 code, the GEANT code, etc., all these codes. being internationally recognized and regularly updated.
- the PENELOPE code has the advantage over other power codes of simulating electrons with energy less than 1 keV.
- a shield When a shield is associated with the ion chamber by the chamber manufacturer, it must also be modeled. If the shield is on the site of installation of the ionization chamber and if it is in lead, then an alternative to its modeling is to insert a copper screen between the lead shielding and the ionization chamber. to maintain a calibration accuracy level of the chamber less than ⁇ 10%. Indeed, lead X-ray fluorescence, coming from the excitation of lead by high energy Y-rays emitted by the radiation source introduced into the ionization chamber, can be detected by the chamber. ionization. The copper screen absorbs the X-ray Fluorescence Lead, knowing that the fluorescence x-rays of copper, energy lower than those of lead, are absorbed by the outer chamber of the chamber.
- the assembly of the metrological chain, the linearity and reproducibility tests as well as the conditions of use and maintenance are carried out according to the international standards IEC 61145 in the case of the ionization chambers and in accordance with the French standards NF EN 61303 and international IEC 1303 in the case of activimeters (see references (G) and (H)).
- the method for determining the adjustment factor of the invention comprises a step of measuring ionization currents, a step of calculating experimental calibration coefficients, a modeling and simulation step of the ionization chamber. ionization and standard sources, a step of calculating currents per unit of activity, a step of calculating photonic and / or electronic adjustment factors and a step of validating the adjustment factors.
- FIG. 3 represents a flow chart of the ionization chamber adjustment factor determination method, for a given type of radiation, according to the preferred embodiment of the invention.
- the radiation may be photon radiation (X or Y) OR electron radiation (electrons or ⁇ -rays).
- X or Y photon radiation
- electron radiation electron radiation
- the sources standard radioactive radiation must emit substantially photonic radiation and, for the determination of an "electronic” adjustment factor, the standard radioactive sources must emit an essentially electronic radiation.
- the set of variables and parameters mentioned in FIG. 3 thus concerns either an electronic radiation or a photonic radiation. This is the reason why these variables and parameters are not indexed "el" or "ph".
- the adjustment factor p a ust accordingly designates either P e i a: ust or P ph a: ust and the same applies to all the other variables and parameters.
- These experimental currents are advantageously equal to the currents delivered by the chamber multiplied by the gain of the electronics associated with the chamber, whether internal or external. This electronic gain is all the more important that most activimeters have the ability to adjust the read value of the current by an electronic gain applied to the current directly delivered by the chamber. It should be noted that in the article (A.
- the experimental current compared to the current calculated by simulation corresponds to the current directly delivered by the chamber (c '). ie without electronic amplification). specified in the article that the electrometer directly measures the charges collected at the exit of the chamber.
- the calibration coefficients relative to the two or three (or more) natures of sources selected according to the nature of the ionization chamber are then deduced from the current measurements (step 2).
- the calibration coefficient relative to the calibration standard source C ex p a: ust is calculated according to the formula: p. a] ust _ ⁇ a] ust / ja] ust
- Modeling and simulation of the measurement installation are also carried out (step 3).
- the modeling of the measuring installation (step 3 (a)) is performed in the format of the selected Monte Carlo code.
- the modeling of input files of the Monte Carlo code requires knowledge of: the geometry of the ionization chamber
- the constituent materials of the ionization chamber (the pressure value of the filling gas is that delivered by the manufacturer), matrices and conditioning of the sources;
- the simulation of the response of the measurement installation according to the energy is then carried out (step 3 (b)) for each reference source.
- the response of the measuring installation R is, by definition, the energy deposited in the gas of the chamber as a function of the energy of the emitted radiation.
- a response R has: ust (E) is thus simulated for the installation made up of the ionization chamber and the source adjustment stud and a response R 1 (E) is simulated for the installation made up of the chamber ionization and the standard source of validation i.
- the simulation is performed for energy radiation values sampled appropriately on the photon or electron emission energy domain of the radionuclides concerned, and then one or more curves are fitted to these simulated points in order to obtain the function. response to the installation at any point in the domain Energy.
- R a: ust (E) is equal to R 1 (E).
- the theoretical emission spectrum of the radionuclide of the adjustment source S a: ust and the theoretical emission spectra of the radionuclides of the validation sources S 1 are calculated (step 4).
- the current per unit of activity of the calibration standard source C o a: ust and the current per unit of activity of each validation standard source i are then calculated. He comes :
- K e / W, where e is the charge of the electron (expressed in coulomb) and W is the average energy of ionization necessary for the creation of an ion pair (expressed in eV), and E max is the maximum energy of interest, for example 4Mev.
- the energy E max is the highest energy emitted by the radionuclide and, in the case of measurements carried out on a set of radionuclides, the energy E max is the energy the highest among the highest energies emitted by different radionuclides.
- the size K depends on the gas that fills the ionization chamber. The quantities e and W are known.
- W is equal to 34.8 ⁇ 0.2 eV and, in the case of argon, W is equal to 26.4 eV (see document ICRU Report 31 (ICRU, 1979) / (see reference (D)).
- the spectrum of the radionuclide is a line spectrum
- step 6 adjustment factors are calculated (step 6) on the basis of the different experimental calibration coefficients calculated in step 2 and the different currents per unit of activity calculated at the same time. step 5.
- an adjustment factor P is written as the ratio of the experimental calibration coefficient C exp and the current per unit of simulated activity C 0 .
- the adjustment factor P depends only on the type of ionization chamber and the nature of the radiation considered (electronic or photonic).
- the factor P is thus a function of various parameters such as, for example, the value of the electronic capacitance, the uncertainties on the value of the average energy of ionization necessary for the creation of an ion pair and on the value pressure of the filling gas. All these parameters do not only translate, along the ordinate axis, the response curve of an ionization chamber as a function of energy. He comes :
- the process validation for each matrix or packaging is then performed with at least one validation standard source (step 7).
- the standard gap A 1 between a3ust p e P t 1 is calculated. He comes :
- U (A 1 ) 3 (1 + A 1 ) (( ⁇ (P adjust ) / P adjust J + ( ⁇ (P ⁇ ) / P ⁇ J, where ⁇ (P adjust ) and ⁇ (P ') are, respectively , the uncertainties composed of the adjustment factors p a: ust and P 1.
- the response simulations of any new measuring installation consisting of an ionization chamber of the type concerned by the modeling and a new source in the form of a matrix are also validated. and conditioning that has been modeled.
- the method repeats the modeling and / or simulation operation (return to step 3). It is then necessary, for example, to check if an error has not been introduced in the modelizations of the chamber and the standard sources as well as in the parameters of simulation of the code and / or to make the calculations using the PENELOPE code if it has not been used.
- the adjustment factor determining method of the invention allows the determination, by calculation, of the calibration coefficient C sim SM (pA / MBq) of any radioactive source to be measured which, placed in an ionization chamber of the type which has been modeled, emits radiation of same nature as that emitted by standard sources. The flowchart of this process is shown in FIG. 4.
- the set of variables and parameters mentioned in FIG. 4 relates to either an electron beam or a photon beam. This is the reason why these variables and parameters are not indexed "el" or "ph".
- the simulated calibration coefficient C sim SM therefore designates either C S im / e i SM or C sim / ph SM and the same applies to all the other variables and parameters.
- the source to be measured SM is characterized by its own matrix and conditioning. The method firstly requires knowing whether the modeling of the matrix and the conditioning of the source SM has already been validated (step 9 (a)).
- the method requires to know if the response of the measuring installation is known (step 9 (b)), that is to say if the response R SM (E) of the installation as a function of the energy has already been determined and validated for the type of matrix and the type of conditioning of the source to be measured. If the room response has already been determined and validated, the theoretical transmission spectrum S SM radionuclide source to be measured is calculated (step 10) and there is determination of current per simulated unit of activity C O SM of the source to be measured (step 11). He comes then:
- K the magnitude (e / W) previously defined
- S SM (E) the theoretical emission spectrum of the source to be measured
- R SM (E) the known response of the installation.
- the simulated calibration coefficient of the source to be measured is then written (step 12): r SM _ p, SM p a] ust
- Step 9 (c) corresponds to steps 13, 14 (b), 15, 16, 17 and 18 which are detailed later in this document.
- the response of the measuring installation is accordingly determined and steps 10, 11 and 12 mentioned above are implemented.
- the modeling of the source matrix and / or the conditioning of the source to be measured SM has not been validated, which occurs during a matrix and / or conditioning change, it is necessary to validate these .
- the measurement and the modeling of at least one additional standard source SE of matrix and of conditioning identical to the source to be measured and of electronic and / or photonic radiation must then be carried out.
- the measurement of the additional standard source SE leads to obtaining a measured ionisation current I SE relative to the additional standard source and to the calculation of an experimental calibration coefficient C exp SE for the source additional standard in the form:
- step 14 modeling of the additional standard source and simulation of the measuring installation consisting of the ionization chamber and the additional standard source are implemented (step 14).
- the modeling of the additional standard source (step 14 (a)) is carried out in the format of the chosen Monte Carlo code.
- the simulation of the measuring installation determines the response R SE (E) of the installation.
- the theoretical emission spectrum S SE (E) of the additional standard source is then calculated (step 15) and the current per unit of activity of the additional standard source C O SE is determined (step 16) by the equation:
- step 18 A step of validation of the modeling and simulation of the source to be measured is implemented (step 18).
- ⁇ c be the normalized difference between C exp SE and
- the simulated calibration coefficient C sim SE is considered as validated, as well as the modeling of the source to be measured and the simulation of the associated response (step 19).
- step 11 the current per unit of simulated activity of the source to be measured is given by the formula:
- step 14 (a) and / or the simulation of the measurement facility (step 14 (b)). It is therefore advisable, for example, to check the modeling of the additional standard source and / or to perform the calculations using the PENELOPE code, in case it has not been used.
- the validated calibration coefficients correspond to samples of the given matrix type and packaging type, the sample matrix having a given volume.
- the experimental validation on a single volume is sufficient.
- the calibration coefficients for other matrix volumes are then determined using the simulation.
- the validation of the modeling of the samples of different volumes is done by the graphic visualization of the modeled geometry using the code of transport of the radiations.
- FIG. 5 generally represents the main steps of a radioactive source calibration coefficient determining method to be measured that emits photon radiation and / or electron radiation, according to the preferred embodiment of the invention.
- an adjustment factor is calculated for each type of radiation emitted by the source.
- a photonic adjustment factor P ph a ust for the photon radiation and / or an electronic adjustment factor
- adjustment factor (s) is carried out according to the method described in Figure 3.
- the question is then asked whether the response R Ph SM of the measuring installation for the photon radiation and / or the response R e
- the SM of the measurement system for the electronic radiation is (are) known (step 21). If so, the theoretical photon emission spectrum of the source to be measured S ph SM and / or the theoretical electron emission spectrum of the source to be measured S e i SM are calculated at the respective steps 22 and 23.
- the data nuclear energy to determine the emission spectra of the radionuclide of the source to be measured can be consulted, for example, in the Nucléide database (Bé et al./ (see reference (B)).
- Electronic emission spectra can also be calculated from ⁇ spectrum calculation programs proposed by some Monte Carlo codes such as, for example, codes GEANT and PENELOPE. This is an additional step compared to the method explained for the photons alone in the article (A. de Vismes and N. Amiot, 2003 / (see reference (O)), in contrast to the method proposed in the article ( A. de Vismes and M. Amiot, 2003 / (see reference (O)), the present invention applies to electron-emitting and photon-emitting radionuclides and pure beta-emitting radionuclides.
- Monte Carlo codes such as, for example, codes GEANT and PENELOPE.
- the currents per unit of activity are then deduced (step 24). He comes :
- the standard source (s) emit either only photons or only electrons.
- radionuclides 109 Cd, 133 Ba, 210 Pb, 67 Ga, 123 I, 125 I, 129 I, 131 I, 99 Tc m , 57 Co, 51 Cr, 139 Ce, 85 Sr, 95 Nb, 134 Cs, 54 Mn, 65 Zn, 59 Fe, 111 In, 201 T 1, 58 Co, 60 Co, 18 F, 22 Na, 88 Y ....
- the energy value of about 800keV mentioned above depends on the type of chamber considered. It applies to most room types and is common to all rooms of the same type.
- the simulation of the type of ionization chamber considered makes it possible to calculate the response of the electron chamber in order to evaluate the contribution of the ⁇ radiation with respect to that of the X and y radiations.
- FIG. 6 represents a device for implementing the method of the invention.
- the device essentially comprises an ionization chamber CH, a current measuring device 35 and a computer or a computing station 40.
- the ion chamber CH in the form of a hollow cylinder, comprises electrodes 27 placed inside a metal shield 28 which may itself be surrounded by a lead shield (not shown in the figure).
- the electrodes 27 are connected to a high voltage 30.
- a radioactive sample 31 which emits, for example, photon radiation ph is placed, using a sample holder 32, in the well formed by the hollow of the cylinder of the ionization chamber.
- the radioactive sample is characterized by its matrix (water, resin, powder, etc.) and by its packaging 33 (ampoule, vial, syringe, capsule, etc.).
- a gas 34 is present in the chamber CH.
- the gas 34 is ionized and electrons e ⁇ are emitted.
- the emitted electrons are collected by the electrodes 27 to form a stream I.
- the detected current I is measured by the electrometer 35.
- FIG. 7 represents dispersions of calibration coefficient values for different radionuclides, for N different ionization chambers of a first type (chamber of the Capinec CRC15 activimeter).
- FIG. 8 represents dispersions of values of calibration coefficients obtained for different radionuclides, for N different ionization chambers of a second type (chamber of Mediystem Medi 404 activimeter).
- the samples are packaged in Cis-Bio glass bottles and the solutions of the same radionuclide are of different productions, which implies different impurity levels.
- the radionuclides concerned are, for example, 67 Ga, Tc m , 111 In, 123 I, 131 I, 201 Tl, 18 F. In both cases (FIGS.
- the dispersion of the calibration coefficients is advantageously within a range of ⁇ 5%. It should be noted here that the dispersion of the calibration coefficients observed in FIGS. 7 and 8 includes not only the manufacturing variability of the ionization chambers and the sample conditioning but also that of the impurity levels present in the samples measured. .
- a greater dispersion of the calibration coefficients of the radionuclide 123 I and the radionuclide 201 Tl is mainly attributable to the building variability of the chambers and the packaging of samples (variabilities at which the photons emitted by the low energy radionuclide 123 I are particularly sensitive)
- the dispersion of the radionuclide 201 Tl is mainly due to the presence of different impurity levels.
- the method of the invention advantageously makes it possible to determine by simulation the calibration coefficients of the radioactive impurities in the sample to be measured for which the experimental measurement poses great difficulties
- this radionuclide is always accompanied by 202 Tl and 200 Tl with impurity rates of the order of a few percent.
- 202 Tl and 200 Tl have a photonic energy spectrum that is very different from that of 201 Tl, to which the chamber is more sensitive.
- the response of the chamber is approximately 5 to 15 times higher respectively for these two radionuclides than for the 201 Tl. Therefore, the contribution of each of the impurities is higher than each of the impurity levels determined by the manufacturer, when the information.
- FIG. 9 represents dispersions of values of calibration coefficients obtained for different radionuclides, for N different ionization chambers of the first type (Capintec CRC15 activimeter chamber), in the case of packaging in a 2 cm 3 plastic syringe.
- the syringes used have a manufacturing variability sufficiently low that the calibration method set up on a syringe for a type of ionization chamber or activity meter can be applied to all the syringes of the same reference manufacturer, for all the ionization chambers or activimeter of the same reference manufacturer.
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Abstract
L'invention concerne un procédé de détermination de deux facteurs d'ajustement associés aux émissions électronique et photonique de chambre d'ionisation à l'aide de sources radioactives étalon de matrice et de conditionnement donnés, le facteur d'ajustement permettant le calcul du coefficient d'étalonnage de toutes sources radioactives placées dans une chambre d'ionisation de même type que celle utilisée pour la détermination du facteur d'ajustement. Application à la mesure de l'activité des radionucléides.
Description
PROCEDE DE DETERMINATION DE COEFFICIENT D'ETALONNAGE DE CHAMBRE D'IONISATION
DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEUR La présente invention concerne un procédé de détermination de facteur d'ajustement de chambre d'ionisation. La présente invention concerne également un procédé de détermination de coefficients d'étalonnage ainsi qu'un procédé d'étalonnage de chambre d'ionisation.
Les procédés de l'invention s'appliquent à la mesure de l'activité de tout radionucléide dans des domaines très variés (recherche fondamentale, industrie, médecine nucléaire, etc.). Les rayonnements ionisants détectés sont des rayonnements photoniques (X et/ou Y (gamma) ) et/ou électroniques (électrons et/ou rayonnement β (bêta)). Les mesures d'activité concernées sont, par exemple, des mesures de solutions injectables aux patients pour le radiodiagnostic ou la radiothérapie, des mesures de sources scellées pour la curiethérapie, pour l'étude d'étanchéité de conduites ou de surveillance de rejets gazeux pour la protection de l'environnement, etc.
Les chambres d' ionisation concernées par l'invention sont, préférentiellement, des chambres pressurisées de forme cylindrique qui comprennent un puits au sein duquel est introduit l'échantillon radioactif qui contient le radionucléide à mesurer.
Le radionucléide est placé dans un milieu (eau, résine, poudre, etc.) communément appelé
« matrice ». L'échantillon radioactif est contenu dans une structure (ampoule, flacon, seringue, gélule, etc.) communément appelé « conditionnement ».
Les chambres d' ionisation délivrent un courant électrique proportionnel à l'activité de l'échantillon mesuré. Le coefficient de proportionnalité dépend principalement du spectre d'énergie des rayonnements émis par le radionucléide, ainsi que de l'absorption et de l'atténuation de ces rayonnements par la matrice de l'échantillon, par le conditionnement de l'échantillon, par l'air environnant l'échantillon, par le support de l'échantillon et, plus généralement, par tous les matériaux constitutifs de la chambre . La détermination du coefficient de proportionnalité entre le courant électrique et la valeur connue de l'activité d'une source étalon, appelé coefficient d'étalonnage, fait l'objet d'une procédure d' étalonnage . La procédure d'étalonnage doit satisfaire aux recommandations décrites dans la norme internationale CEI 61145 ayant pour titre : «Etalonnage et utilisation de systèmes à chambre d' ionisation pour le dosage des radionucléides» (cf. réf. (F)) . Une des recommandations que doit satisfaire la procédure d'étalonnage porte sur son niveau de précision qui doit être de ±10 % pour un facteur d'élargissement k égal à 3 (un facteur d'élargissement égal à 3 correspond à un niveau de confiance de 99,73% pour une distribution gaussienne) .
L'étalonnage d'une chambre d'ionisation dépend, entre autres, de la nature du radionucléide mesuré, de sa matrice et de son conditionnement. Selon l'art antérieur, il est nécessaire de réaliser autant d'étalonnages qu'il existe de conditions de mesures.
Toutes les manipulations de sources radioactives effectuées lors des étalonnages sont très contraignantes en temps et en argent. Par ailleurs, ces manipulations posent des problèmes de radioprotection des opérateurs et de production de déchets radioactifs.
Qui plus est, il n'est pas toujours possible de réaliser l'étalonnage dans les mêmes conditions d'utilisation que celles de la mesure à effectuer. Ces contraintes obligent ainsi parfois les utilisateurs à procéder à des dilutions de solutions étalons pour étalonner la chambre d' ionisation dans la géométrie souhaitée, voire même, à réaliser les étalonnages dans des configurations proches mais non identiques à celles des mesures de routine. Ceci entraîne des risques d'erreur qui conduisent à une mesure erronée de l'activité. Ce problème est notamment mentionné au paragraphe 4.2.1 de la norme CEI 61145.
Diverses études internationales portant sur la détermination expérimentale des coefficients d'étalonnage ont fait l'objet de publications (voir l'ensemble des références en fin de description). Beaucoup de publications répondent à un réel besoin de connaissance des coefficients d'étalonnage des différents types d' activimètres utilisés dans les services mondiaux de médecine nucléaire. A ce titre, ces études s'intéressent plus particulièrement aux
coefficients d'étalonnage d' activimètres pour l'ensemble des radiopharmaceutiques selon leurs divers conditionnements possibles suivant leur utilisation en radiodiagnostic ou en radiothérapie interne. Quelques études internationales déterminant les coefficients d'étalonnage suivant une approche purement expérimentale sont décrites ci-dessous.
Le laboratoire primaire des Etats-Unis (B. E. Zimmerman, et J. T. Cessna, 2000/ (cf. référence. (P)) a comparé des coefficients d'étalonnage déterminés expérimentalement à ceux délivrés par le constructeur. Il a conclu que les écarts observés s'élèvent parfois jusqu'à presque 50 % et qu'il est, par conséquent, nécessaire de déterminer les coefficients d'étalonnage expérimentalement dans les mêmes conditions géométriques que les mesures de routine.
Le laboratoire primaire du Royaume-Uni a mené des recherches expérimentales afin, notamment, de déterminer le facteur correctif à appliquer à un coefficient d'étalonnage associé à une seringue de volume 5 ml d'une même série constructeur pour déterminer les coefficients d'étalonnage associés à différents volumes de solutions radioactives contenues dans cette même seringue (D. K. Tyler et M. J. Woods, 2003/ (cf. référence (N)). Les auteurs ont conclu qu'ils ne pouvaient appliquer cette méthode expérimentale, notamment parce que les géométries de seringues sont trop différentes d'une série de production à l'autre et d'un fabricant à l'autre. En conclusion, il apparaît que les mesures de routine, réalisées notamment dans les services de
médecine nucléaire, correspondent à des configurations si nombreuses (volume dépendant des patients, géométries de flaconnages entre fournisseurs) qu'il semble impossible aux constructeurs de fournir de manière exhaustive toutes les valeurs associées de coefficients d'étalonnage. Or, pour qu'une mesure d' activité réponde au niveau d' incertitude recommandé par la norme CEI 61145, l'étalonnage doit être réalisé dans des conditions identiques à celle de la mesure. Par ailleurs, des études internationales portant sur la réponse des chambres d' ionisation en fonction de l'énergie sont également en cours. Il existe peu de radionucléides monoénergétiques qui permettent de connaître la réponse de la chambre d'ionisation en fonction de l'énergie. Cette difficulté a conduit à modéliser les chambres d' ionisation et à simuler l'interaction rayonnement-matière de l'ensemble source-détecteur .
Au Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) , une première étude de simulation de la réponse d'une chambre d'ionisation à l'aide du code de Monte Carlo PENELOPE (F. Salvat et al, 2001/ (cf. référence. (K)) a été validée par l'expérience pour de nombreux radionucléides uniquement émetteurs de photons dont des radiopharmaceutiques (A. de Vismes et M. N. Amiot, 2003/ (cf. référence. (O)) ; M. N. Amiot, 2004/ (cf. référence. (A)). Cette étude démontre, notamment, qu'il est possible de déterminer des facteurs d'étalonnage simulés pour différentes configurations de système de détection avec un niveau d'incertitude de l'ordre de 1 %. La méthode décrite dans cet article nécessite de
déterminer très précisément, à l'aide de la simulation, la pression de remplissage du gaz de la chambre d'ionisation étudiée. Cette détermination est effectuée à l'aide d'un facteur d'ajustement appliqué à la densité du gaz et calculé comme la moyenne des rapports des coefficients d'étalonnage simulés sur les coefficients d'étalonnage expérimentaux pour 11 radionucléides émetteurs de photons . De nouvelles simulations sont alors mises en œuvre (intégrant la nouvelle valeur de densité dans les fichiers d'entrée du code de Monte Carlo) pour déterminer les valeurs d'énergie déposée dans le gaz pour chacune des raies énergétiques d'émission photonique des radionucléides concernés (soit 29 simulations d'environ 15 heures CPU chacune considérant une vitesse de processeur de 2 GHz afin d' atteindre une incertitude inférieure au pour cent). Les coefficients d'étalonnage théoriques des radionucléides étudiés sont calculés comme le produit d'une constante caractéristique du gaz (charge de l'électron divisée par l'énergie moyenne nécessaire à la création d'une paire d'ions) et de la somme discrète pour chaque raie d'émission photonique des valeurs d'énergies déposée pondérées par leur intensité d'émission. On pourra noter dans cet article, que d'une part, les radionucléides concernés sont considérés comme des émetteurs purement photoniques, et que d'autre part, une fois la nouvelle valeur de pression du gaz calculée, la détermination des coefficients d'étalonnage simulés a requis un temps CPU de calcul et d'analyse des résultats intermédiaires
important (typiquement 1 mois) et ce pour la chambre d'ionisation étudiée.
Les instituts nationaux de métrologie japonais, suisse et de la République tchèque ont commencé l'étude de la réponse d'une chambre d'ionisation à l'aide d'autres codes de simulation de Monte Carlo, respectivement le code EGS (Suzuki et al., 1998/ (cf. référence. (M)), le code GEANT3 (Gostely and Leadermann, 2000/ (cf. référence. (C)) et le code MCNP4 (Olsovcova, 2004/ (cf. référence. (I)). Les abréviations EGS, GEANT et MCNP correspondent, respectivement, aux expressions anglo-saxonnes « Electron Gamma Shower », « GEometry ANd Tracking » et « Monte Carlo N Particle ». Récemment, le laboratoire primaire suisse a publié la réponse en fonction de l'énergie de rayonnements photoniques et de particules β d'un activimètre commercial à l'aide du code GEANT3 (J. P. Laedermann et al, 2004/ (cf. référence. (E)). Ces études de simulation de la réponse des chambres d' ionisation ou activimètres présentées sont spécifiques d'une chambre d'ionisation ou d'un activimètre donné et à une (voire deux) géométrie (s) donnée (s). Les auteurs affirment que la simulation seule ne permet pas d'obtenir des coefficients d'étalonnage absolus à moins de 8 % pour tous les radionucléides détectables par les chambres d' ionisation .
Les auteurs de ces études affirment que la réponse simulée est uniquement spécifique à la chambre
d'ionisation ou à l' activimètre considéré pour les configurations de sources considérées.
De l'exposé de l'art antérieur décrit ci- dessus, il apparaît que les procédés d'étalonnage connus présentent de nombreux inconvénients. L' invention ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus.
EXPOSÉ DE L'INVENTION En effet, l'invention concerne un procédé de détermination d'au moins un facteur d'ajustement électronique (Peia:ust) de chambre d'ionisation contenant un gaz, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une étape de modélisation de la chambre d'ionisation et d'au moins une source radioactive étalon de matrice et de conditionnement donnés émettant un rayonnement électronique,
- une étape de simulation pour déterminer, à partir d'un code de transport de rayonnement électronique dans la matière, une réponse simulée, en fonction de l'énergie, de l'installation constituée de la chambre d' ionisation et de la source radioactive étalon,
- une étape de calcul du spectre continu d'émission électronique théorique de la source radioactive étalon,
- une étape de détermination de courant simulé par unité d'activité pour la source radioactive étalon (Co/eia:ust, Co/ei1) à partir de la réponse simulée (Reia:ust, Rei1) et du spectre continu d'émission électronique théorique de la source radioactive étalon,
- une étape de mesure d'un courant d'ionisation (Ieia:ust, Iei1) associé à la source radioactive étalon,
- une étape de détermination de coefficient d'étalonnage expérimental (CeχP/eia:ust,
Cexp/ei1) pour la source radioactive étalon à partir de la mesure du courant d' ionisation, et
- une étape de détermination du facteur d'ajustement électronique (Peia:ust) sous la forme du rapport entre le coefficient d'étalonnage expérimental pour la source radioactive étalon et le courant simulé par unité d'activité pour la source radioactive étalon.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, un premier facteur d'ajustement électronique Pel a:ust de chambre d'ionisation est déterminé pour une première source radioactive étalon contenant un premier type de radionucléide, dite source étalon d'ajustement, et au moins un deuxième facteur d'ajustement électronique Pei1 de chambre d'ionisation est déterminé pour une deuxième source radioactive étalon contenant un deuxième type de radionucléide identique ou différent du premier type, dite source étalon de validation.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le procédé comprend, en outre, une étape de validation du premier facteur d'ajustement Peia:ust dans laquelle :
- une quantité Δ±/ei telle que :
D a OjJuUsStl _ p J3 i Ml / / p J3 ajust
Δx/el rel rel / rel est calculée,
- une quantité U(A1ZeI) telle que
est calculée, dans laquelle σ(Pd ajust) et o-(Pj) sont, respectivement, les incertitudes composées des facteurs d'ajustement Peia:ust et P6/, - la quantité A1ZeI est comparée à la quantité U(A1ZeI), et
- le premier facteur d'ajustement Peia:ust est validé si : A1ZeI - U(A1ZeI) .
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, la quantité U(A1ZeI) à laquelle est comparée la quantité A1ZeI a une valeur inférieure ou égale à ± 10%.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, si A1ZeI est supérieur à U(A1ZeI), le premier facteur d'ajustement Peia:ust n'est pas validé et le procédé est réitéré à partir de l'étape de modélisation et/ou de simulation, avec des modifications de paramètres aptes à modifier la réponse simulée de l'installation de mesure constituée de la chambre d'ionisation et de la source étalon, jusqu'à ce que la condition A1ZeI - U(A1ZeI) soit vérifiée.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le courant simulé par unité d'activité d'une source étalon s'écrit :
£mas Cozei = K jSel(E)Rel(E)dE
0 où :
- K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions,
- Emax est une énergie maximale d'intérêt,
- Sei (E) est le spectre continu d'émission électronique théorique de la source étalon, et
- Rei (E) est la réponse de l'installation de mesure constituée de la chambre d' ionisation et de la source étalon .
L' invention concerne également un procédé de détermination de coefficient d'étalonnage simulé CSim/eiSM de source radioactive à mesurer) émettant un rayonnement électronique dans une chambre d'ionisation, caractérisé en ce que, la chambre d'ionisation ayant un facteur d'ajustement Peia:ust obtenu par un procédé conforme au procédé de l'invention, la source radioactive à mesurer contenant un type donné de radionucléide et ayant une matrice et un conditionnement de types donnés, il comprend, si le type donné de matrice et le type donné de conditionnement de la source radioactive à mesurer sont respectivement identiques au type de matrice et au type de conditionnement d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement Peia:ust :
- une étape de calcul de courant simulé par unité d'activité C0/eiSM de la source radioactive à mesurer, et - une étape de calcul du coefficient d'étalonnage simulé Csim/eiSM de la source radioactive à mesurer de sorte que :
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le courant simulé par unité d'activité
C0/eiSM de la source radioactive à mesurer est donné par la formule :
C0/eiSM = K (E)Rel SM (E)dE r
où : - K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions,
- Emax est une énergie maximale d'intérêt,
- SeiSM(E) est le spectre d'émission théorique continu de la source à mesurer, et
- ReiSM(E) est la réponse de l'installation de mesure constituée de la chambre d'ionisation et d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement
PeiaDUSt. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, si le type donné de matrice et/ou de conditionnement de la source radioactive à mesurer est différent, respectivement, du type de matrice et/ou du type de conditionnement d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement Peia:ust, il est requis de savoir si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée ou non, et si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée, il est requis de savoir si une simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer est connue et, si une simulation de la réponse en fonction de l'énergie de
l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer est connue, il y a : - détermination d'un courant simulé par unité d' activité de la source radioactive à mesurer C0/eiSM de sorte que :
- détermination du coefficient d'étalonnage simulé Csim/eiSM, de sorte que :
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer n'est pas validée, le procédé comprend :
- une modélisation d'une source radioactive étalon supplémentaire de type de matrice et de type de conditionnement identiques à ceux de la source radioactive à mesurer,
- une simulation, à partir d'un code de transport de rayonnement dans la matière, d'une réponse (ReiSE(E)) de l'installation de mesure constituée par la
chambre d' ionisation et la source radioactive étalon supplémentaire,
- une mesure de courant d'ionisation (IeiSE) relatif à la source radioactive étalon supplémentaire, - une détermination d'un coefficient d'étalonnage expérimental CeχP/eiSE pour la source radioactive étalon supplémentaire, à partir de la mesure du courant d' ionisation,
- un calcul de la quantité Δc telle que :
ΔC/el - C '-exp/ e/SE —
- un calcul de la quantité U (Δc) telle que :
- une comparai son de la quantité Δc/ei avec la quantité U (Δc/ei ) , et
- si Δc/ei - U (Δc/ei ) / un calcul du courant s imulé par unité d' activité C0/eiSM de la source à mesurer ( SM) de sorte que :
- une détermination du coefficient d'étalonnage simulé Csim/eiSM, de sorte que :
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, si Δc/ei est supérieur à U(Δc/ei), les calculs du courant par unité d'activité et du coefficient d'étalonnage simulé de la source radioactive à mesurer ne sont pas effectués et le procédé est réitéré à partir de l'étape de modélisation et/ou de simulation de la source radioactive étalon supplémentaire) , avec des modifications de paramètres jusqu'à ce que la condition Δc/ei ≤ U(Δc/ei) soit obtenue. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée et si la simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer n'est pas connue, les étapes suivantes sont effectuées :
- simulation, à partir d'un code de transport de rayonnement dans la matière, d'une réponse
(ReiSE(E)) de l'installation de mesure constituée par la chambre d' ionisation et une source radioactive étalon supplémentaire,
- mesure de courant d'ionisation (IeiSE) relatif à la source radioactive étalon supplémentaire,
- détermination d'un coefficient d'étalonnage expérimental CeχP/eiSE pour la source radioactive étalon supplémentaire, à partir de la mesure du courant d' ionisation, - calcul de la quantité Δc telle que :
SE SE SE
Δc/ei - C. exp/ el -C sim I el /c, exp/ el
- calcul de la quantité U(ΔC) telle que :
- comparaison de la quantité Δc/ei avec la quantité U(Δc/ei), et
- si Δc/ei - U(Δc/ei)/ calcul du courant simulé par unité d'activité C0/eiSM de la source à mesurer (SM) de sorte que :
C0/eiSM = K EJsJM {E)RjE (E)dE
0 où K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions, SeiSM(E) est le spectre d'émission électronique théorique de la source radioactive à mesurer et ReiSE(E) la simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d' ionisation et de la source radioactive étalon supplémentaire, et
- détermination du coefficient d'étalonnage simulé Csim/eiSM, de sorte que : SM D ajust
X ^eI
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le rayonnement électronique est un rayonnement d'électrons et/ou de particules β.
L' invention concerne également un procédé de détermination de coefficient d'étalonnage simulé de source radioactive à mesurer dans une chambre d' ionisation, la source radioactive à mesurer émettant un rayonnement photonique, le procédé comprenant une étape de détermination d' au moins un facteur d'ajustement (PPha:ust) de chambre d'ionisation contenant un gaz qui comprend :
- une étape de modélisation de la chambre d'ionisation et d'au moins une source radioactive étalon de matrice et de conditionnement donnés émettant un rayonnement photonique,
- une étape de simulation pour déterminer, à partir d'un code de transport de rayonnement dans la matière, une réponse simulée (RPha:ust, Rph1) , en fonction de l'énergie, de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et de la source radioactive étalon,
- une étape de détermination de courant simulé par unité d'activité pour la source radioactive étalon (Co/Pha:ust, Co/ph1) à partir de la réponse simulée (Rph a:ust, R ^-pph-11
- une étape de mesure d'un courant d'ionisation (IPha:ust, Iph1) associé à la source radioactive étalon,
- une étape de détermination de coefficient d'étalonnage expérimental (CeχP/Pha:ust,
Cexp/ph1) pour la source radioactive étalon à partir de la mesure du courant d' ionisation, et
- une étape de détermination du facteur d'ajustement (PPha:ust) sous la forme du rapport entre le coefficient d'étalonnage expérimental pour la source radioactive étalon et le courant simulé par unité d'activité pour la source radioactive étalon, caractérisé en ce que, la source radioactive à mesurer contenant un type donné de radionucléide et ayant une matrice et un conditionnement de type donnés, il comprend, si le type donné de matrice et le type donné de conditionnement de la source radioactive à mesurer sont respectivement identiques au type de matrice et au type de conditionnement d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement :
- une étape de calcul de courant simulé par unité d'activité C0/PhSM de la source radioactive à mesurer, et - une étape de calcul du coefficient d'étalonnage simulé Csim/ph SM de la source radioactive à mesurer de sorte que :
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le courant simulé par unité d'activité Co/PhSM de la source radioactive à mesurer est donné par la formule :
£max
Co/ph SM = K \ Sph SM {E)Rph SM {E)dE ,
0 où :
- K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions,
- Emax est une énergie maximale d'intérêt,
- S -,phε (E) est le spectre d'émission photonique théorique de la source à mesurer, et
- R ^-pphh" (E) est la réponse de l'installation de mesure constituée de la chambre d'ionisation et d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement P.- a] ust
On notera ici que dans l'article (A. de Vismes et M. N. Amiot, 2003/ (cf. référence. (O)), les radionucléides considérés pour simuler la réponse de la chambre afin de déterminer le facteur d'ajustement à appliquer à la densité du gaz font l'objet de nouvelles simulations avec la nouvelle valeur de pression pour la détermination de leurs coefficients d'étalonnage simulé
(qui correspondent d'après la terminologie de la présente invention aux courants simulés par unité d'activité). Dans la présente invention, cette étape n'est pas nécessaire. Parmi les avantages que procure la présente invention (prise en compte du gain électronique, simulation des électrons) , la suppression de cette étape représente une réduction importante du temps CPU et du temps d'analyse des résultats.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, si le type donné de matrice et/ou de conditionnement de la source radioactive à mesurer est différent, respectivement, du type de matrice et/ou du type de conditionnement d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement PPha:ust, il est
requis de savoir si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée ou non, et si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée, il est requis de savoir si une simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer est connue et, si une simulation de la réponse en fonction de l'énergie de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer est connue, il y a : - détermination d'un courant simulé par unité d' activité de la source radioactive à mesurer Co/PhSM de sorte que :
£max
Co/PhSM = K JSph SM(E)Rph(E)dE
0 où Sph SM(E) est le spectre d'émission photonique théorique de la source radioactive à mesurer et Rph(E) la simulation connue de la réponse de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer, et - détermination du coefficient d'étalonnage simulé Csim/ph SM, de sorte que :
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, si une modélisation de la matrice et du
conditionnement de la source radioactive à mesurer n'est pas validée, il comprend :
- une modélisation d'une source radioactive étalon supplémentaire de type de matrice et de type de conditionnement identiques à ceux de la source radioactive à mesurer,
- une simulation, à partir d'un code de transport de rayonnement dans la matière, d'une réponse (RPhSE(E)) de l'installation de mesure constituée par la chambre d'ionisation et la source radioactive étalon supplémentaire,
- une mesure de courant d'ionisation (Iph SE) relatif à la source radioactive étalon supplémentaire,
- une détermination d'un coefficient d'étalonnage expérimental Cexp/phSE pour la source radioactive étalon supplémentaire, à partir de la mesure du courant d' ionisation,
- un calcul de la quantité Δc/Ph telle que :
Δc/ph — / / C exp/ ph
- un calcul de la quantité U (Δc/Ph) telle que :
y \σ(C∞p/ Ph )/ C∞p/ ph ) + ψ(Csιm l ph )/ Csιm / ph j , où σ(Cewlph SE) et σ(Csιm/ ph SE) sont , respectivement , les incertitudes composées des coef f icients d' étalonnage respecti f s CeχP/PhSE et Csim/ph SE ,
- une comparai son de la quantité Δc/Ph avec la quantité U (Δc/Ph) , et
- si Δc/ph - U (Δc/ph) , un calcul du courant simulé par unité d'activité C0 SM de la source à mesurer de sorte que :
£ max
Co/PhSM = K \ Sph SM (E)Rph SE (E)dE
0
5 où K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions, Sph SM(E) est le spectre d'émission photonique théorique de la source radioactive à mesurer et Rph SE(E) la simulation 10 de la réponse de l'installation constituée de la chambre d' ionisation et de la source radioactive étalon supplémentaire, et
- une détermination du coefficient d'étalonnage simulé Csim/ph SM, de sorte que :
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, si Δc/Ph est supérieur à U (Δc/Ph) , les calculs du courant par unité d'activité et du coefficient d'étalonnage simulé de la source
20 radioactive à mesurer ne sont pas effectués et le procédé est réitéré à partir de l'étape de modélisation et/ou de simulation de la source radioactive étalon supplémentaire, avec des modifications de paramètres jusqu'à ce que la condition Δc/Ph - U (Δc/Ph) soit obtenue.
25 Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée et si la simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et
30 d'une source radioactive de matrice et de
conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer n'est pas connue, il y a :
- une simulation, à partir d'un code de transport de rayonnement dans la matière, d'une réponse (Rph SE(E)) de l'installation de mesure constituée par la chambre d' ionisation et une source radioactive étalon supplémentaire,
- une mesure de courant d'ionisation (IPhSE) relatif à la source radioactive étalon supplémentaire, - une détermination d'un coefficient d'étalonnage expérimental Cexp/phSE pour la source radioactive étalon supplémentaire, à partir de la mesure du courant d' ionisation,
- un calcul de la quantité Δc/ph telle que : Λ C/ph = r *--exp/ /Λ SE - C ^siml ph SE\ \ / /r ^exp/ ph SE
- un calcul de la quantité U (Δc/ph) telle que :
\ \σ(C∞p/ ph )/ C∞p/ ph ) + ψ(Csιm l ph )/ Csιm / ph j , où σ{Cew,ph SE) et σ{Csιmlph SE) sont, respectivement, les incertitudes composées des coefficients d'étalonnage respectifs CeχP/PhSE et Csim/ph SE,
- une comparaison de la quantité Δc avec la quantité U (Δc/ph) , et - si Δc/ph - U (Δc/ph) , un calcul du courant simulé par unité d'activité C0 SM de la source à mesurer (SM) de sorte que :
£max
Co/PhSM = K \ Sph SM {E)Rph SE {E)dE
où K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions, Sph SM(E) est le spectre d'émission électronique théorique de la source radioactive à mesurer et Rph SE(E) la simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d' ionisation et de la source radioactive étalon supplémentaire, et
- une détermination du coefficient d'étalonnage simulé Csim SM, de sorte que :
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le code de transport est un code de Monte Carlo . Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le code de Monte Carlo est le code PENELOPE.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le rayonnement photonique est un rayonnement X et/ou γ.
L' invention concerne également un procédé de détermination de coefficient d'étalonnage simulé CSim SM de source radioactive à mesurer dans une chambre d' ionisation, la source radioactive à mesurer émettant un rayonnement photonique et un rayonnement électronique, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination de coefficient d'étalonnage simulé Csim/ph SM pour le rayonnement photonique conforme à l'invention et une étape de détermination de coefficient d'étalonnage simulé Csim/eiSM pour le rayonnement électronique conforme à l'invention, le
coefficient d'étalonnage simulé de la source radioactive à mesurer qui émet un rayonnement photonique et un rayonnement électronique étant donné par la formule :
-"i•-"
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, si sensiblement au moins 99% de l'intensité totale rayonnée par la source radioactive à mesurer est un rayonnement photonique ou si l'énergie du rayonnement photonique est sensiblement inférieure ou égale à 800keV, le coefficient d'étalonnage simulé Csim SM de la source à mesurer est sensiblement égal au seul coefficient Csim/ph SM, le coefficient Csim/eiSM étant alors négligé. L'invention concerne également un procédé d'étalonnage de chambre d'ionisation comprenant une étape de détermination de coefficient d'étalonnage simulé de source radioactive à mesurer, caractérisé en ce que l'étape de détermination de coefficient d'étalonnage simulé de source radioactive à mesurer est mise en œuvre par un procédé selon l'invention.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le code de transport est un code de Monte Carlo . Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, le code de Monte Carlo est le code PENELOPE.
La modélisation de l'installation de mesure et la simulation de l'interaction rayonnement-matière au sein de l'échantillon et du détecteur permettent de calculer, à l'aide d'un seul paramètre par nature de
particule, paramètre ajustable expérimentalement, spécifique à un type de chambres d' ionisation et indépendant de l'échantillon, tous les coefficients d'étalonnage de tous les radionucléides, quelle que soit leur matrice et/ou leur conditionnement. Le paramètre ajustable est ici appelé facteur d'ajustement. La valeur du facteur d'ajustement est déduite de la mesure d'au moins une source étalon (i.e. dont l'activité est connue), caractérisée, notamment, en termes d'impuretés, de composition et de géométrie. Une à deux autres sources doivent également être mesurées pour valider la modélisation et la simulation de chaque nouvelle matrice et/ou nouveau conditionnement d'échantillon. Les coefficients d'étalonnage calculés pour des configurations de sources données peuvent être appliqués, avec un niveau d'incertitude inférieur à ±10% pour un facteur d'élargissement k égal à 3, à toutes les chambres d'ionisation d'une même référence constructeur, pour des matrices et des conditionnements identiques à ceux utilisés pour la mesure du facteur d'ajustement et/ou à ceux dont la modélisation et la simulation ont été validées.
La modélisation de toute nouvelle matrice et/ou de tout nouveau conditionnement nécessite d'être validée par une mesure expérimentale respectant la nouvelle configuration de source. La validation de cette nouvelle configuration de source peut être avantageusement réalisée avec un autre radionucléide que celui intéressant le client. En effet, chaque modélisation de nouvelle matrice et/ou de nouveau
conditionnement de source radioactive est applicable à tous les radionucléides émetteurs de rayonnements X, Y électronique, β.
La présente invention met avantageusement en place un procédé qui permet d'étalonner « virtuellement » des chambres d' ionisation avec un niveau de précision inférieur à 10% pour un facteur d'élargissement k égal à 3 (conforme à la norme CEI) .
Le procédé de l'invention permet de réduire de manière très importante la manipulation des sources radioactives. Le procédé de l'invention s'applique avantageusement à tout type de chambre, sa mise en place n'étant réalisée qu'une seule fois (i.e. sur une seule chambre d' ionisation) pour toutes les chambres d'un même type.
Le procédé de l'invention détermine les coefficients d'étalonnage pour toute configuration de sources (en terme de nature de source, de matrice et de conditionnement) à partir de la simulation source- détecteur et de la mesure d'un petit nombre de sources radioactives étalons, pour une chambre d'ionisation particulière représentative d'un type de chambres d' ionisation .
Les coefficients d'étalonnage obtenus selon le procédé de l'invention peuvent être appliqués à toutes les chambres d' ionisation de même référence constructeur que celle pour laquelle le procédé a été mis en place, pour toutes les configurations de sources simulées et validées (en terme de nature de rayonnement, de matrice et de conditionnement) avec un niveau d'incertitude inférieur à ±10%, conforme à la
norme CEI, sans aucune manipulation supplémentaire de source radioactive.
Le procédé d'étalonnage de l'invention s'applique, entre autres, aux activimètres . Les activimètres sont constitués d'une chambre d'ionisation connectée à une électronique/informatique de commande qui traite le courant électrique délivré par la chambre et fournit une indication (en Curie ou en Becquerel) de la mesure de l'activité du radionucléide mesuré. L'adoption du procédé d'étalonnage de l'invention permet de diminuer la dosimétrie individuelle de l'ensemble des intervenants potentiellement impliqués dans l'étalonnage de chambres d' ionisation, en réduisant de manière drastique leur manipulation d'échantillons radioactifs. Par ailleurs, l'adoption du procédé de l'invention permet de diminuer la production des déchets radioactifs généralement générés par les étalonnages expérimentaux.
Le procédé de l'invention est particulièrement avantageux pour différents types d'intervenants concernés par l'étalonnage de chambres d'ionisations. Grâce à la mise en œuvre du procédé de l'invention, les constructeurs de chambres d'ionisation seraient en mesure, pour un investissement mineur, de proposer des chambres d'ionisation étalonnées dans les conditions requises par leurs clients (actuellement, les constructeurs livrent des chambres d' ionisation étalonnées pour quelques radionucléides dans une seule géométrie, qui plus est non spécifiée ; le client, lorsqu'il a le temps et le personnel, réalise lui-même les étalonnages dont il a besoin, sinon, il s'adresse à
un organisme agréé pour l'étalonnage de chambres d'ionisation) . De même, les organismes ou entreprises agréés pour l'étalonnage expérimental de chambres d' ionisation pourraient augmenter la productivité et la qualité de leur service par l'adoption du procédé de 1' invention .
Par la mise en œuvre du procédé de l'invention, les constructeurs de chambre d'ionisation ou les organismes agréés pour l'étalonnage présenteraient de nombreux avantages pour leurs clients vis-à-vis de la concurrence.
De même, en ce qui concerne les chambres d' ionisation ou activimètres utilisés dans les centres médicaux, l'adoption du procédé de l'invention permettrait de réduire :
- la charge financière des établissements médicaux (CHU, cliniques, ...) pour l'achat des solutions radioactives ainsi que le risque associé au transport de ces solutions ; - le temps d'immobilisation des chambres d'ionisation ou activimètres et, conjointement, le délai de prise en charge des patients.
Les constructeurs de chambre d' ionisation ou les organismes agréés pour leur étalonnages pourraient également assurer un « service après vente » pour délivrer les valeurs des nouveaux coefficients d'étalonnage au fur et à mesure de nouveaux besoins de leurs clients (nouveaux radionucléides, nouvelles matrices et/ou nouveaux conditionnements) .
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de modes de réalisation préférentiels faits en référence aux figures jointes, parmi lesquelles :
La figure 1 représente une réponse de chambre d'ionisation Vinten 671 remplie d'azote pour des solutions radioactives HCl O,1M de 5ml conditionnées dans des ampoules de verre ; - la figure 2 représente une réponse de chambre d'ionisation prototype remplie d'argon pour des solutions radioactives HCl O,1M de 5ml conditionnées dans des ampoules en verre ; la figure 3 représente un organigramme d'un procédé de détermination de facteur d'ajustement de chambre d' ionisation, pour un type de rayonnement donné, selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention ; la figure 4 représente un organigramme d'un procédé de détermination de coefficient d'étalonnage de source radioactive à mesurer émettant un rayonnement photonique ou un rayonnement électronique, selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention ; - la figure 5 représente un organigramme d'un procédé de détermination de coefficient d'étalonnage de source radioactive à mesurer émettant un rayonnement photonique et un rayonnement électronique, selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention ;
la figure 6 représente un dispositif pour la mise en œuvre des procédés de détermination de facteur d'ajustement et de coefficient d'étalonnage selon l' invention ; - la figure 7 représente des dispersions de valeurs de coefficients d'étalonnage pour différents radionucléides, pour N chambres d'ionisation différentes d'un premier type de chambre (chambre de l' activimètre CRC15 de chez Capinec) ; - la figure 8 représente des dispersions de valeurs de coefficients d'étalonnage pour différents radionucléides, pour N chambres d'ionisation différentes d'un deuxième type de chambre (chambre de l' activimètre Medi 404 de chez Médisystem) ; la figure 9 représente des dispersions de valeurs de coefficients d'étalonnage pour différents radionucléides, pour N chambres d'ionisation différentes du premier type (chambre de l' activimètre CRC15 de chez Capinec), dans le cas d'un conditionnement en seringue plastique de 2 cm3.
Sur toutes les figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE MISE EN ŒUVRE DE L' INVENTION
La mise en œuvre du procédé de détermination de facteur d'ajustement requiert trois phases principales :
une première phase consiste à mesurer expérimentalement l'ensemble chambre d' ionisation-source (s) radioactive (s) étalon (s), une deuxième phase consiste à modéliser l'ensemble chambre d' ionisation—source (s) radioactives (s) étalon (s) et à simuler la réponse de l'installation en fonction de l'énergie pour le rayonnement photonique et/ou photonique émis par la (les) source (s) étalon (s), et - une troisième phase consiste à évaluer le facteur d'ajustement et à valider la simulation par confrontation des résultats expérimentaux et de simulation .
En terme de structure, les moyens essentiels nécessaires à la mise en œuvre du procédé de détermination de facteur d'ajustement de chambre d' ionisation sont :
- une chambre d' ionisation et un électromètre ou un activimètre ; - une source étalon d'ajustement ; au moins une source étalon de validation ; un ordinateur ou une station de calcul.
La géométrie, la composition et la densité des matériaux de la chambre d'ionisation et des sources étalons doivent être connues. Les dimensions géométriques de la chambre d'ionisation peuvent, par exemple, être déterminées par radiographie.
La nature du gaz emplissant la chambre d'ionisation peut influer sur le choix de la nature et du nombre des sources étalons. En effet, l'allure de la
réponse de la chambre d' ionisation est fonction non seulement de l'énergie des rayonnements détectés mais également de la nature du gaz de remplissage de la chambre. La réponse expérimentale de la chambre d' ionisation est définie ici comme le rapport entre le courant d'ionisation mesuré et l'activité A de la source. La courbe de réponse de la chambre d'ionisation en fonction de l'énergie du rayonnement est une fonction qui est monotone dans le cas de l'azote (cf. figure n°l) et qui est non monotone dans le cas de l'argon (cf. figure n°2), ces deux gaz étant les gaz de remplissage les plus couramment rencontrés.
La figure 1 représente une réponse de chambre d'ionisation Vinten 671 remplie d'azote pour des solutions radioactives HCl O,1M de 5 ml conditionnées dans des ampoules en verre et la figure 2 représente une réponse de chambre d' ionisation prototype remplie d'argon pour des solutions radioactives HCl O,1M de 5 ml conditionnées dans des ampoules en verre
Quelle que soit la nature du gaz de remplissage de la chambre, le radionucléide 60Co peut être utilisé comme source étalon pour l'évaluation du facteur d'ajustement des rayonnements photoniques. Par ailleurs, d'autres sources sont nécessaires pour la validation de la modélisation et de la simulation de la réponse en fonction de l'énergie de la chambre d' ionisation pour les rayonnements photoniques. Notamment, dans le cas d'une chambre d'ionisation remplie d'azote, une source supplémentaire comme le 133Ba (de période longue) peut, par exemple,
être utilisée. Dans le cas d'une chambre d'ionisation remplie d'argon, deux sources supplémentaires telles que le 133Ba et le 57Co peuvent également être utilisées.
En effet, les principales raies gamma d'émission de cette dernière source se situent vers la zone au sein de laquelle un point d' inflexion minimum est attendu
(aux environs de 125 keV) . Les sources étalons doivent être caractérisées non seulement en niveau d'activité, mais également en taux d'impuretés. Le transport du rayonnement au sein de la matière est de préférence assuré par un code de Monte Carlo comme, par exemple, le code PENELOPE, le code MCNP, le code MCNPX, le code EGS4, le code GEANT, etc., tous ces codes étant reconnus internationalement et régulièrement mis à jour. Néanmoins, le code PENELOPE présente l'avantage par rapport aux autres codes de pouvoir simuler des électrons d'énergie inférieure à 1 keV.
Lorsqu'un blindage est associé à la chambre d'ionisation par le constructeur de la chambre, il doit être également modélisé. Si le blindage se trouve sur le site d' installation de la chambre d' ionisation et s'il est en plomb, alors une alternative à sa modélisation est d' intercaler un écran de cuivre entre le blindage de plomb et la chambre d'ionisation afin de maintenir un niveau de précision d'étalonnage de la chambre inférieur à ±10 %. En effet, des rayons X de fluorescence du plomb, provenant de l'excitation du plomb par des rayons Y de forte énergie émis par la source de rayonnements introduite dans la chambre d' ionisation, peuvent être détectés par la chambre
d'ionisation. L'écran de cuivre permet d'absorber les rayons X de fluorescence du Plomb, sachant que les rayons X de fluorescence du cuivre, d'énergie inférieure à ceux du plomb, sont absorbés par l'enceinte externe de la chambre.
Le montage de la chaîne métrologique, les tests de linéarité et de reproductibilité ainsi que les conditions d'utilisation et de maintenance sont réalisés conformément aux normes internationales CEI 61145 dans le cas des chambres d'ionisation et conformément aux normes française NF EN 61303 et internationale CEI 1303 dans le cas des activimètres (cf. références (G) et (H)).
De façon générale, le procédé de détermination de facteur d'ajustement de l'invention comprend une étape de mesure de courants d' ionisation, une étape de calcul de coefficients d'étalonnage expérimentaux, une étape de modélisation et de simulation de la chambre d' ionisation et des sources étalons, une étape de calcul de courants par unité d'activité, une étape de calcul de facteurs d'ajustement photonique et/ou électronique et une étape de validation des facteurs d'ajustement.
La figure 3 représente un organigramme du procédé de détermination de facteur d'ajustement de chambre d' ionisation, pour un type de rayonnement donné, selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention. Le rayonnement peut être un rayonnement photonique (X ou Y) OU un rayonnement électronique (électrons ou rayons β) . Pour la détermination d'un facteur d'ajustement « photonique », les sources
radioactives étalons doivent émettre un rayonnement essentiellement photonique et, pour la détermination d'un facteur d'ajustement « électronique », les sources radioactives étalons doivent émettre un rayonnement essentiellement électronique. L'ensemble des variables et paramètres mentionnés sur la figure 3 concerne ainsi soit un rayonnement électronique, soit un rayonnement photonique. C'est la raison pour laquelle, ces variables et paramètres ne sont pas indicés « el » ou « ph ». Le facteur d'ajustement pa:ust désigne en conséquence soit Peia:ust soit Pph a:ust et il en est de même pour l'ensemble des autres variables et paramètres.
L'étape 1 de mesure de courants d' ionisation comprend une mesure de courant d'ionisation d'ajustement ja3ust associé à une source radioactive étalon d'ajustement et au moins une mesure de courant d'ionisation de validation I1 (i=l, 2, ..., n) associé à une source radioactive étalon de validation i. Ces courants expérimentaux sont avantageusement égaux aux courants délivrés par la chambre multipliés par le gain de l'électronique associée à la chambre, qu'elle soit interne ou externe. Ce gain électronique est d' autant plus important que la plupart des activimètres présentent la possibilité d'ajuster la valeur lue du courant par un gain électronique appliqué au courant directement délivré par la chambre. Il est à noter que dans l'article (A. de Vismes et M. N. Amiot, 2003/ (cf. référence. (O)), le courant expérimental comparé au courant calculé par simulation correspond au courant directement délivré par la chambre (c'est à dire sans amplification électronique) . En effet, il est
précisé dans l'article que l' électromètre mesure directement les charges collectées à la sortie de la chambre .
Les coefficients d'étalonnage relatifs aux deux ou trois (voire plus) natures de sources sélectionnées suivant la nature de la chambre d' ionisation sont alors déduits des mesures de courant (étape 2) .
Le coefficient d'étalonnage relatif à la source étalon d'ajustement Cexpa:ust est calculé selon la formule : p. a] ust _ τ a] ust / j a] ust
où ia]USt est le courant d'ionisation d'ajustement mesuré
(exprimé en pA) et Aa:ust l'activité de la source étalon d'ajustement (exprimée en MBq), laquelle activité est une grandeur connue donnée par le certificat d'étalonnage de la source étalon d'ajustement.
Le (s) coefficient (s) d'étalonnage associé (s) à la (aux) source (s) étalon (s) de validation est (sont) également calculé (s) par la formule : r 1 = T1ZA1 où I1 est le courant d' ionisation de validation de la source étalon i (exprimé en pA) et A1 l'activité de la source étalon de validation (exprimée en MBq) , laquelle activité est une grandeur connue donnée par le certificat d'étalonnage de la source étalon de validation .
La modélisation et la simulation de l'installation de mesure sont par ailleurs effectuées (étape 3). La modélisation de l'installation de mesure
(étape 3 (a) ) est réalisée au format du code de Monte Carlo choisi. De façon connue en soi, la modélisation des fichiers d'entrée du code de Monte Carlo nécessite de connaître : - la géométrie de la chambre d' ionisation
(incluant éventuellement le blindage) , des conditionnements et des matrices des sources ;
- les matériaux constitutifs de la chambre d'ionisation (la valeur de pression du gaz de remplissage est celle délivrée par le constructeur) , des matrices et des conditionnements des sources;
- les paramètres propres au code de calcul utilisé (énergies de coupure, etc.).
La simulation de la réponse de l'installation de mesure en fonction de l'énergie est alors effectuée (étape 3 (b) ) pour chaque source étalon.
La réponse de l'installation de mesure R est, par définition, l'énergie déposée dans le gaz de la chambre en fonction de l'énergie du rayonnement émis. Une réponse Ra:ust(E) est ainsi simulée pour l'installation constituée de la chambre d'ionisation et de la source étalon d'ajustement et une réponse R1 (E) est simulée pour l'installation constituée de la chambre d' ionisation et de la source étalon de validation i. La simulation est effectuée pour des valeurs de rayonnement d'énergie échantillonnées de manière appropriée sur le domaine d'énergie d'émission photonique ou électronique des radionucléides concernés, puis, une ou plusieurs courbes sont ajustées à ces points simulés afin d'obtenir la fonction de réponse de l'installation en tout point du domaine
énergétique. Si la matrice et le conditionnement de la source de validation sont identiques à ceux de la source étalon d'ajustement, alors Ra:ust(E) est égal à R1 (E) . Par ailleurs, le spectre d'émission théorique du radionucléide de la source d'ajustement Sa:ust et les spectres d'émission théoriques des radionucléides des sources de validation S1 sont calculés (étape 4) . Le courant par unité d'activité de la source étalon d'ajustement Co a:ust et le courant par unité d'activité de chaque source étalon de validation i sont alors calculés. Il vient :
£max
Co a]USt = K J S ajust (E)R ajust {E)dE , et
0
Où la grandeur K est telle que :
K = e/W, e étant la charge de l'électron (exprimée en coulomb) et W étant l'énergie moyenne d'ionisation nécessaire pour la création d'une paire d'ions (exprimée en eV) , et Emax est l'énergie maximale d'intérêt, par exemple 4Mev. Dans le cas de mesures effectuées sur un radionucléide isolé, l'énergie Emax est l'énergie la plus élevée émise par le radionucléide et, dans le cas de mesures effectuées sur un ensemble de radionucléides, l'énergie Emax est l'énergie la plus élevée prise parmi les énergies les plus élevées émises par les différents radionucléides.
La grandeur K dépend du gaz qui emplit la chambre d'ionisation. Les quantités e et W sont connues. A titre d'exemples non limitatifs, dans le cas de l'azote, W est égal à 34,8 ± 0,2 eV et, dans le cas de l'argon, W est égal à 26,4 eV (cf. document ICRU, rapport 31 (ICRU, 1979) /(cf. référence. (D)).
Il faut ici noter que, lorsque le spectre du radionucléide est un spectre de raies, il est également possible de calculer le courant par unité d'activité comme la combinaison linéaire du spectre de raie et de la réponse de l'installation aux valeurs d'énergie d'émission considérées.
Une fois calculés les courants par unité d'activité, des facteurs d'ajustement sont calculés (étape 6) sur la base des différents coefficients d'étalonnage expérimentaux calculés à l'étape 2 et des différents courants par unité d'activité calculés à l'étape 5.
Pour une source étalon donnée, un facteur d'ajustement P s'écrit comme le rapport du coefficient d'étalonnage expérimental Cexp et du courant par unité d'activité simulé C0. Avantageusement, le facteur d'ajustement P n'est fonction que du type de chambre d' ionisation et de la nature du rayonnement considéré (électronique ou photonique) .
Le facteur P est ainsi une fonction de différents paramètres tels que, par exemple, la valeur de la capacité électronique, les incertitudes sur la valeur d'énergie moyenne d'ionisation nécessaire à la création d'une paire d'ions et sur la valeur de pression du gaz de remplissage. Tous ces paramètres ne
font que translater, suivant l'axe des ordonnées, la courbe de réponse d'une chambre d'ionisation en fonction de l'énergie. Il vient :
- pa3ust = CexP a:ust/Co a:ust, pour la source radioactive étalon d'ajustement, et
P1 = CeXp1ZC0 1, pour la source étalon de validation i (i=l, 2, ..., n) .
La validation du procédé pour chaque matrice ou conditionnement s'effectue alors avec au moins une source étalon de validation (étape 7) .
Pour au moins une source étalon de validation, l'écart normalisé A1 entre pa3ust et P1 est calculé. Il vient :
Λ = pajust _ pι \ / pajust
De façon préférentielle, la quantité A1 est calculée pour toutes les sources étalons de validation pour lesquelles des mesures de courant d' ionisation ont été faites (i=l, 2, ..., n) .
L'incertitude élargie U(A1) (à k=3) sur l'évaluation de l'écart A1 est également calculée. Il vient :
U(A1) = 3 (1+A1) ^(σ(Pajust)/PajustJ+(σ(Pι)/PιJ , où σ(Pajust) et σ(P') sont, respectivement, les incertitudes composées des facteurs d'ajustement pa:ust et P1 . La valeur du facteur pa3ust est considérée comme validée (étape 8) si les écarts A1 sont inférieurs ou égaux aux valeurs d' incertitudes élargies sur ces écarts U(A1), c'est-à-dire si, pour toute
valeur de i (i=l, 2, ..., n) la relation suivante est vérifiée :
A1 < U(A1)
De façon préférentielle, la quantité U(A1) doit rester inférieure à la limite préconisée par la norme CEI 61145, à savoir ± 10% à k=3.
Avantageusement, la validation du facteur d'ajustement pa3ust (respectivement Pph a:ust pour le rayonnement photonique et Peia:ust pour le rayonnement électronique) valide du même coup la modélisation de la chambre d' ionisation et des sources étalons ainsi que les simulations des réponses associées aux différents échantillons concernés, à savoir Ra3ust et les R1 (i=l, 2, ..., n) . Sont également validées, pour le rayonnement concerné, les simulations de réponse de toute nouvelle installation de mesure constituée d'une chambre d' ionisation du type de celle concernée par la modélisation et d'une nouvelle source se présentant sous la forme d'une matrice et d'un conditionnement ayant fait l'objet d'une modélisation.
Dans le cas contraire (facteur d'ajustement non validé), le procédé réitère l'opération de modélisation et/ou de simulation (retour à l'étape 3). Il convient alors, par exemple, de vérifier si une erreur n'a pas été introduite dans les modélisations de la chambre et des sources étalons ainsi que dans les paramètres de simulation du code et/ou d'effectuer les calculs à l'aide du code PENELOPE si celui-ci n'a pas été utilisé. Le procédé de détermination de facteur d'ajustement de l'invention permet la détermination,
par calcul, du coefficient d'étalonnage Csim SM (pA/MBq) de toute source radioactive à mesurer qui, placée dans une chambre d' ionisation du type de celle qui a fait l'objet d'une modélisation, émet un rayonnement de même nature que celui émis par les sources étalons. L'organigramme de ce procédé est représenté en figure 4. L'ensemble des variables et paramètres mentionnés sur la figure 4 concerne soit un rayonnement électronique, soit un rayonnement photonique. C'est la raison pour laquelle, ces variables et paramètres ne sont pas indicés « el » ou « ph ». Le coefficient d'étalonnage simulé Csim SM désigne en conséquence soit CSim/eiSM soit Csim/ph SM et il en est de même pour l'ensemble des autres variables et paramètres. La source à mesurer SM est caractérisée par une matrice et un conditionnement qui lui sont propres. Le procédé requiert tout d'abord de savoir si la modélisation de la matrice et du conditionnement de la source SM a déjà été validée (étape 9 (a) ) . Si la modélisation de la matrice et du conditionnement de la source SM a déjà été validée, le procédé requiert de savoir si la réponse de l'installation de mesure est connue (étape 9 (b) ) , c'est-à-dire si la réponse RSM(E) de l'installation en fonction de l'énergie a déjà été déterminée et validée pour le type de matrice et le type de conditionnement de la source à mesurer. Si la réponse de la chambre a déjà été déterminée et validée, le spectre d'émission théorique SSM des radionucléides de la source à mesurer est calculé (étape 10) et il y a détermination du
courant par unité d'activité simulé CO SM de la source à mesurer (étape 11) . Il vient alors :
Emax
CO SM = K $SSM (E)R SM (E)dE
0 où K la grandeur (e/W) définie précédemment, SSM(E) le spectre d'émission théorique de la source à mesurer et RSM(E) la réponse connue de l'installation.
Le coefficient d'étalonnage simulé de la source à mesurer s'écrit alors (étape 12): r SM _ p, SM pa]ust
où pa:ust est le facteur d'ajustement calculé précédemment (cf. figure 3).
Si la réponse de l'installation de mesure n'est pas connue, c'est-à-dire si la réponse RSM(E) n'a pas été déterminée et validée pour le type de matrice et le type de conditionnement de la source à mesurer, une simulation de la réponse de l'installation en fonction de l'énergie pour les rayonnements considérés est effectuée (étape 9 (c) ) . L'étape 9 (c) correspond aux étapes 13, 14 (b) , 15, 16, 17 et 18 qui sont détaillées dans la suite de ce document. La réponse de l'installation de mesure est en conséquence déterminée et les étapes 10, 11 et 12 mentionnées précédemment sont mises en œuvre.
Si la modélisation de la matrice source et/ou du conditionnement de la source à mesurer SM n'a pas été validée, ce qui se produit lors d'un changement de matrice et/ou de conditionnement, il est nécessaire de valider ceux-ci.
La mesure et la modélisation d'au moins une source étalon supplémentaire SE de matrice et de conditionnement identiques à la source à mesurer et de rayonnement électronique et/ou photonique doivent alors être effectuées. La mesure de la source étalon supplémentaire SE (étape 13) conduit à l'obtention d'un courant d' ionisation mesuré ISE relatif à la source étalon supplémentaire et au calcul d'un coefficient d'étalonnage expérimental Cexp SE pour la source étalon supplémentaire sous la forme :
C SE -p SE / Tv SE exp -L / "• t où ASE représente l'activité de la source étalon supplémentaire (grandeur connue) .
Par ailleurs, une modélisation de la source étalon supplémentaire et une simulation de l'installation de mesure constituée de la chambre d' ionisation et de la source étalon supplémentaire sont mises en œuvre (étape 14) . La modélisation de la source étalon supplémentaire (étape 14 (a) ) est réalisée au format du code de Monte Carlo choisi. La simulation de l'installation de mesure (étape 14 (b) ) conduit à déterminer la réponse RSE(E) de l'installation. Le spectre d'émission théorique SSE(E) de la source étalon supplémentaire est alors calculé (étape 15) et le courant par unité d'activité de la source étalon supplémentaire CO SE est déterminé (étape 16) par l'équation :
Emas
C SE = K \sSE(E)RSE(E)dE
Le coefficient d'étalonnage simulé Csim SE de la source étalon supplémentaire est ensuite calculé (étape 17) . Il vient : r SE _ p SE pa]ust
où pa:ust est -^e facteur d'ajustement déterminé précédemment .
Ici aussi, la source étalon supplémentaire SE étant de matrice et de conditionnement identiques à la source à mesurer SM, il vient, quel que soit le type de rayonnement considéré :
RSE(E) = RSM(E)
Une étape de validation de la modélisation et de la simulation de la source à mesurer est mise en œuvre (étape 18) . Soit Δc l'écart normalisé entre Cexp SE et
Csim SE et U(ΔC) l'incertitude élargie (à k=3) sur l'évaluation de l'écart Δc, il vient :
Δc exp sim / exp '
Si la valeur de l'écart Δc est inférieure ou égale à la valeur de l'incertitude élargie U(ΔC), le coefficient d'étalonnage simulé Csim SE est considéré comme validé ainsi que la modélisation de la source à mesurer et la simulation de la réponse associée (étape 19) . De façon préférentielle, la quantité U (Δc) doit
rester inférieure à la limite préconisée par la norme CEI 61145, à savoir ± 10% à k=3.
Le calcul du coefficient d'étalonnage simulé est alors effectué comme cela a été mentionné ci-dessus et les étapes 10, 11 et 12 sont mises en œuvre. A l'étape 11, le courant par unité d'activité simulé de la source à mesurer est donné par la formule :
Emax
CO SM = K JSSM (E)R SM (E)dE (RSM (E ) = RSE (E ) ) o Dans le cas où la validation de la modélisation et de la simulation de la source étalon supplémentaire n'est pas effectuée, le procédé réitère la modélisation de la source étalon supplémentaire
(étape 14 (a) ) et/ou la simulation de l'installation de mesure (étape 14 (b) ) . Il convient alors, par exemple, de vérifier la modélisation de la source étalon supplémentaire et/ou d'effectuer les calculs à l'aide du code PENELOPE, au cas où celui-ci n'aurait pas été utilisé . Les coefficients d'étalonnage validés correspondent à des échantillons de type de matrice et de type de conditionnement donnés, la matrice de l'échantillon ayant un volume donné. Avantageusement, la validation expérimentale sur un seul volume suffit. Les coefficients d'étalonnage pour d'autres volumes de matrice sont alors déterminés à l'aide de la simulation. La validation de la modélisation des échantillons de différents volumes se fait par la visualisation graphique de la géométrie modélisée à l'aide du code de transport des rayonnements.
La figure 5 représente, de façon générale, les principales étapes d'un procédé de détermination de coefficient d'étalonnage de source radioactive à mesurer émettant un rayonnement photonique et/ou un rayonnement électronique, selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention.
Tout d'abord, un facteur d'ajustement est calculé pour chaque type de rayonnement émis par la source. Sont ainsi calculés (étape 20) un facteur d'ajustement photonique Pph a:ust pour le rayonnement photonique et/ou un facteur d'ajustement électronique
Pel a:ust pour le rayonnement électronique. Le calcul du
(des) facteur (s) d'ajustement est effectué selon le procédé décrit en figure 3. La question est ensuite posée de savoir si la réponse RPh SM de l'installation de mesure pour le rayonnement photonique et/ou la réponse ReiSM de l'installation de mesure pour le rayonnement électronique est (sont) connue (s) (étape 21). Dans l'affirmative, le spectre théorique d'émission photonique de la source à mesurer Sph SM et/ou le spectre théorique d'émission électronique de la source à mesurer SeiSM sont calculés aux étapes respectives 22 et 23. Les données nucléaires pour déterminer les spectres d'émission du radionucléide de la source à mesurer peuvent être consultées, par exemple, dans la base Nucléide (Bé et al./ (cf. référence. (B)). Pour une émission de particules β, les spectres d'émission électronique peuvent également être calculés à partir de programmes de calcul de spectre β proposés par certains codes de Monte-Carlo comme, par exemple, les
codes GEANT et PENELOPE. Ceci est une étape supplémentaire par rapport à la méthode expliquée pour les photons seuls dans l'article (A. de Vismes et M. N. Amiot, 2003/ (cf. référence. (O)). Contrairement à la méthode proposée dans l'article (A. de Vismes et M. N. Amiot, 2003/ (cf. référence. (O)), la présente invention s'applique aux radionucléides émetteurs d'électrons et de photons et aux radionucléides émetteurs béta purs.
Les courants par unité d' activité sont ensuite déduits (étape 24) . Il vient :
Co/ph SM = K (E)Rph SM (E)dE , pour le
rayonnement photonique, et/ou
Co/eiSM = K (E)Rd SM (E)dE , pour le
rayonnement électronique. Les coefficients d'étalonnage sont ensuite calculés (étape 25) :
Csim/ph SM = Co/PhSM x PPha:ust, pour une source dont le rayonnement est exclusivement photonique, ou
Csim/eiSM = Co/eiSM x Peia:ust , pour une source dont le rayonnement est exclusivement électronique, ou
C ^M = C SM p a] ust _i_ c SM p aj ust
^sim ^o/ph X t ph ~"~ ^o/el X ^ eI r pour une source dont le rayonnement est photonique et électronique .
Dans le cas où les réponses Rph SM et ReiSM de l'installation de mesure ne sont pas connues, il faut déterminer ces réponses (étape 26) . Il est alors nécessaire de modéliser la matrice et/ou le conditionnement de la source à mesurer. Les étapes 13, 14, 15, 16, 17, 18 et 19 décrites ci-dessus en
référence à la figure 4 sont alors mises en œuvre. La
(Les) source (s) étalon (s) qui permet (tent) la validation de la réponse de la chambre d' ionisation a
(ont) alors la même matrice et le même conditionnement que ceux de la source à mesurer. La (Les) source (s) étalon (s) émet (tent) soit uniquement des photons, soit uniquement des électrons. Une fois les réponses RPhSM et/ou ReiSM obtenues, le procédé se poursuit par les étapes 22, 23, 24 et 26, comme cela est mentionné ci- dessus.
L'application de l'invention à des sources dont les radionucléides émettent à la fois des rayonnements photonique et électronique va maintenant être précisée. En premier lieu seront considérés les radionucléides émettant des rayonnements X et/ou Y de forte énergie et des rayonnements d'électrons et/ou β, soit d'énergie inférieure à 800 keV, soit d'intensité d'émission inférieure à 1% de l'intensité totale émise. Dans ces conditions, les rayonnements d'électrons et/ou β sont considérés comme négligeables, car les chambres d'ionisation sont alors peu sensibles aux électrons. Le facteur d'ajustement considéré n'est alors que le facteur d'ajustement photonique Pph a:ust. II en est de même pour les radionucléides se désintégrant par capture électronique suivie d'émission X et/ou Y, OU par émission β+ et par émission β- suivies d'émission X et/ou γ. C'est le cas, par exemple, pour les radionucléides suivants : 109 Cd, 133 Ba , 210Pb , 67Ga , 123 I , 125 I , 129 I , 131 I , 99Tcm, 57Co ,
51Cr , 139Ce , 85 Sr , 95Nb , 134Cs , 54Mn , 65Zn , 59Fe , 111 In , 201T l , 58Co , 60Co , 18F, 22Na , 88Y... .
La valeur d'énergie d'environ 800keV mentionnée ci-dessus dépend du type de chambre considéré. Elle concerne la plupart des types de chambres et elle est commune à toutes les chambres du même type. La simulation du type de chambre d' ionisation considéré permet de calculer la réponse de la chambre aux électrons afin d'évaluer la contribution du rayonnement β par rapport à celle des rayonnements X et y.
La figure 6 représente un dispositif pour la mise en œuvre du procédé de l'invention. Le dispositif comprend essentiellement une chambre d'ionisation CH, un dispositif de mesure de courant 35 et un ordinateur ou une station de calcul 40.
La chambre d' ionisation CH, en forme de cylindre creux, comprend des électrodes 27 placées à l'intérieur d'un blindage métallique 28 pouvant lui- même être entouré d'un blindage en plomb (non représenté sur la figure) . Les électrodes 27 sont reliées à une haute tension 30. Un échantillon radioactif 31 qui émet, par exemple, un rayonnement de photons ph est placé, à l'aide d'un porte échantillon 32, dans le puits formé par le creux du cylindre de la chambre d'ionisation. L'échantillon radioactif est caractérisé par sa matrice (eau, résine, poudre, etc.) et par son conditionnement 33 (ampoule, flacon, seringue, gélule, etc.) . Un gaz 34 est présent dans la chambre CH. Sous l'action des photons ph émis par l'échantillon radioactif 31, le gaz 34 est ionisé et
des électrons e~ sont émis. Les électrons émis sont collectés par les électrodes 27 pour former un courant I. Le courant I détecté est mesuré par l' électromètre 35. Selon la nature de l'échantillon, le courant I mesuré est le courant ia]USt r ou ]_e courant I1 (i=l, 2, ..., n) , ou le courant ISE.
Les données de courant I sont transmises à l'ordinateur 29 qui reçoit, par ailleurs, les données Aa:ust, A1 (i=l, 2, ..., n) , ASE, ASM qui représentent l'activité des sources, les données M de modélisation et de simulation de la chambre d' ionisation et des sources étalons, les données CT qui représentent le code de transport de type Monte Carlo utilisé et les données de spectre Spa:ust, Sp1 (i=l, 2, ..., n) , SpSE, SpSM.
La figure 7 représente des dispersions de valeurs de coefficients d'étalonnage pour différents radionucléides, pour N chambres d'ionisation différentes d'un premier type (chambre de l' activimètre CRC15 de chez Capinec) . Pareillement, la figure 8 représente des dispersions de valeurs de coefficients d'étalonnage obtenues pour différents radionucléides, pour N chambres d'ionisation différentes d'un deuxième type (chambre de l' activimètre Medi 404 de chez Médisystem) . Dans les deux cas, les échantillons sont conditionnés dans des flacons en verre Cis-Bio et les solutions d'un même radionucléide sont de productions différentes, ce qui implique des taux d'impureté différents. Les radionucléides concernés sont, par exemple , 67 Ga , " Tcm, 111 In , 123 I , 131 I , 201 Tl , 18 F .
Dans les deux cas (figures 7 et 8), il apparaît que la dispersion des coefficients d'étalonnage est avantageusement comprise dans une fourchette de ±5%. Il faut ici noter que la dispersion des coefficients d'étalonnage observée sur les figures 7 et 8 comprend non seulement la variabilité de fabrication des chambres d' ionisation et des conditionnements d'échantillons mais également celle des taux d'impureté présents dans les échantillons mesurés.
Pour le niveau d' incertitude inférieur à 10% requis par la norme CEI 61145, il peut être avantageusement constaté que les calculs des coefficients d'étalonnage effectués dans le cadre de l'invention sont applicables à toutes les chambres de même référence constructeur, référence pour laquelle la mise en place a été réalisée. La reproductibilité de la construction des chambres d'ionisation le permet.
On remarque, notamment sur la figure 8, une dispersion plus importante des coefficients d'étalonnage du radionucléide 123I et du radionucléide 201Tl. Alors que la dispersion du radionucléide 123I est principalement imputable aux variabilités de construction des chambres et des conditionnements d'échantillons (variabilités auxquelles les photons émis par le radionucléide 123I de faible énergie sont particulièrement sensibles) , la dispersion du radionucléide 201Tl est principalement due à la présence de taux d'impuretés différents. Le procédé de l'invention permet avantageusement de déterminer par simulation les
coefficients d'étalonnage des impuretés radioactives contenues dans l'échantillon à mesurer pour lesquelles la mesure expérimentale pose de grandes difficultés
(impossibilité d'isoler le radionucléide, période très courte, rareté du radionucléide, ...)• Ceci est particulièrement important dans le cas de l'étalonnage en 201Tl. En effet, lors de son mode de production, ce radionucléide est toujours accompagné de 202Tl et 200Tl avec des taux d'impureté de l'ordre de quelques pour cent. Or les 202Tl et 200Tl possèdent un spectre d'énergie photonique bien différent de celui du 201Tl auquel la chambre est plus sensible. La réponse de la chambre est environ 5 à 15 fois plus élevée respectivement pour ces deux radionucléides que pour le 201Tl. Par conséquent, la contribution de chacune des impuretés est plus élevée que chacun des taux d'impureté déterminé par le fabricant, quand il le renseigne. Or ces taux varient d'une fabrication à l'autre, par conséquent les conditions d'étalonnage pour ce radionucléide ne sont quasiment jamais identiques à celles de la mesure. Ceci conduit communément à des erreurs de l'ordre de 5 % à k = 3.
Lorsque les taux d' impuretés sont renseignés pour une date précise par les fournisseurs de sources, le procédé de l'invention permet, à partir de la connaissance du coefficient d'étalonnage simulé, de déduire les coefficients d'étalonnage simulés des impuretés. Il est alors possible de connaître le coefficient d'étalonnage corrigé des impuretés. La figure 9 représente des dispersions de valeurs de coefficients d'étalonnage obtenues pour
différents radionucléides, pour N chambres d'ionisation différentes du premier type (chambre de l' activimètre CRC15 de chez Capintec) , dans le cas d'un conditionnement en seringue plastique de 2 cm3. Les seringues utilisées présentent une variabilité de fabrication suffisamment faible pour que le procédé d'étalonnage mis en place sur une seringue pour un type de chambre d'ionisation ou d' activimètre puisse être appliqué à toutes les seringues de la même référence constructeur, pour toutes les chambres d'ionisation ou activimètre d'une même référence constructeur.
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Claims
1. Procédé de détermination d' au moins un facteur d'ajustement électronique (Peia:ust) de chambre d'ionisation (CH) contenant un gaz, caractérisé en ce qu' il comprend :
- une étape de modélisation de la chambre d'ionisation et d'au moins une source radioactive étalon de matrice et de conditionnement donnés (3 (a) , 14 (a) ) émettant un rayonnement électronique,
- une étape de simulation (3 (b) , 14 (b) ) pour déterminer, à partir d'un code de transport de rayonnement électronique dans la matière, une réponse simulée (Reia:ust, Rei1) , en fonction de l'énergie, de l'installation constituée de la chambre d'ionisation (CH) et de la source radioactive étalon,
- une étape de calcul (4) du spectre continu d'émission électronique théorique de la source radioactive étalon, - une étape de détermination de courant simulé par unité d'activité pour la source radioactive étalon (Co/eia:ust, Co/ei1) à partir de la réponse simulée (Reia:ust, Rei1) et du spectre continu d'émission électronique théorique de la source radioactive étalon, - une étape de mesure d'un courant d'ionisation (Ieia:ust, Iei1) associé à la source radioactive étalon,
- une étape de détermination de coefficient d'étalonnage expérimental (CeχP/eia:ust, Cexp/ei1) pour la source radioactive étalon à partir de la mesure du courant d' ionisation, et - une étape de détermination du facteur d'ajustement électronique (Peia:ust) sous la forme du rapport entre le coefficient d'étalonnage expérimental pour la source radioactive étalon et le courant simulé par unité d'activité pour la source radioactive étalon.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un premier facteur d'ajustement électronique Peia:ust de chambre d' ionisation est déterminé pour une première source radioactive étalon contenant un premier type de radionucléide, dite source étalon d'ajustement, et au moins un deuxième facteur d'ajustement électronique Pei1 de chambre d' ionisation est déterminé pour une deuxième source radioactive étalon contenant un deuxième type de radionucléide identique ou différent du premier type, dite source étalon de validation .
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une étape de validation du premier facteur d'ajustement Peia:ust dans laquelle :
- une quantité A1^i telle que : _ / n ajust 
est calculée ,
- une quantité U(A1ZeI) telle que :
- le premier facteur d'ajustement Peia:ust est validé si : A1ZeI - U(A1ZeI) .
4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel la quantité U(A1ZeI) à laquelle est comparée la quantité A1ZeI a une valeur inférieure ou égale à ± 10%.
5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, dans lequel, si A1ZeI est supérieur à U(A1ZeI), le premier facteur d'ajustement Peia:ust n'est pas validé et le procédé est réitéré à partir de l'étape de modélisation
(3 (a), 14 (a) ) et/ou de simulation (3 (b) , 14 (b) ) , avec des modifications de paramètres (M, CT) aptes à modifier la réponse simulée de l'installation de mesure constituée de la chambre d' ionisation et de la source étalon, jusqu'à ce que la condition A1ZeI - U(A1ZeI) soit vérifiée .
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le courant simulé par unité d'activité d'une source étalon s'écrit :
£mas Cozei = K jSel(E)Rel(E)dE
0 où :
- K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions, - Emax est une énergie maximale d'intérêt, - Sei (E) est le spectre continu d'émission électronique théorique de la source étalon, et
- Rei (E) est la réponse de l'installation de mesure constituée de la chambre d' ionisation et de la source étalon.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le code de transport est un code de Monte Carlo.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le code de Monte Carlo est le code PENELOPE.
9. Procédé de détermination de coefficient d'étalonnage simulé Csim/eiSM de source radioactive à mesurer (SM) émettant un rayonnement électronique dans une chambre d'ionisation, caractérisé en ce que, la chambre d'ionisation ayant un facteur d'ajustement Peia:ust obtenu par un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, la source radioactive à mesurer contenant un type donné de radionucléide et ayant une matrice et un conditionnement de types donnés, il comprend, si le type donné de matrice et le type donné de conditionnement de la source radioactive à mesurer sont respectivement identiques au type de matrice et au type de conditionnement d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement Peia:ust :
- une étape de calcul de courant simulé par unité d'activité C0/eiSM de la source radioactive à mesurer, et - une étape de calcul du coefficient d'étalonnage simulé Csim/eiSM de la source radioactive à mesurer de sorte que : ajust 
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le courant simulé par unité d'activité C0/eiSM de la source radioactive à mesurer est donné par la formule :
C0/el SM = K {E)Rd SM {E)dE , 
où :
- K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions, - Emax est une énergie maximale d'intérêt,
- SeiSM(E) est le spectre d'émission théorique continu de la source à mesurer, et
- ReiSM(E) est la réponse de l'installation de mesure constituée de la chambre d'ionisation et d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement
P ust
3^a] el6
11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel, si le type donné de matrice et/ou de conditionnement de la source radioactive à mesurer est différent, respectivement, du type de matrice et/ou du type de conditionnement d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement Peia:ust, il est requis de savoir si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée ou non, et si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée, il est requis de savoir si une simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer est connue et, si une simulation de la réponse en fonction de l'énergie de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer est connue, il y a :
- détermination d'un courant simulé par unité d' activité de la source radioactive à mesurer C0/eiSM de sorte que :
- détermination du coefficient d'étalonnage simulé Csim/eiSM, de sorte que : 
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel, si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer n'est pas validée, il comprend :
- une modélisation d'une source radioactive étalon supplémentaire (SE) de type de matrice et de type de conditionnement identiques à ceux de la source radioactive à mesurer (SM) ,
- une simulation, à partir d'un code de transport de rayonnement dans la matière, d'une réponse (ReiSE(E)) de l'installation de mesure constituée par la chambre d'ionisation et la source radioactive étalon supplémentaire (SE) ,
- une mesure de courant d'ionisation (Iei SE) relatif à la source radioactive étalon supplémentaire,
- une détermination d'un coefficient d'étalonnage expérimental Cexp/eiSE pour la source radioactive étalon supplémentaire, à partir de la mesure du courant d' ionisation,
- un calcul de la quantité Δc telle que :
Δc/ei - c 'exp/eZ *£-c SE\ SE
J sim I el / /C -"exp/e/ - un calcul de la quantité U (Δc) telle que :
U(Δc/el) = 3 (1+Δc/el) Vlσ(Cexp//£)/Qxp//£ j +{σ(Csιm/d SE)/C Slm/JE) ' où cr(Cexp/e/ S£) et σ(Csιm/d SE) sont, respectivement, les incertitudes composées des coefficients d'étalonnage respectifs CeχP/eiSE et Csim/eiSE,
- une comparaison de la quantité Δc/ei avec la quantité U(Δc/ei), et
- si Δc/ei - U(Δc/ei), un calcul du courant simulé par unité d'activité C0/eiSM de la source à mesurer (SM) de sorte que : C0/eiSM = K EJsJM (E)RjE (E)dE
0 où K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions, SeiSM(E) est le spectre continu d'émission électronique théorique de la source radioactive à mesurer et ReiSE(E) la simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d' ionisation et de la source radioactive étalon supplémentaire, et - une détermination du coefficient d'étalonnage simulé Csim/eiSM, de sorte que : 
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel, si Δc/ei est supérieur à U(Δc/ei), les calculs du courant par unité d' activité et du coefficient d'étalonnage simulé de la source radioactive à mesurer ne sont pas effectués et le procédé est réitéré à partir de l'étape de modélisation et/ou de simulation de la source radioactive étalon supplémentaire (SE) , avec des modifications de paramètres (M, CT) jusqu'à ce que la condition Δc/ei - U(Δc/ei) soit obtenue.
14. Procédé selon la revendication 11, dans lequel, si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée et si la simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer n'est pas connue, il y a :
- une simulation, à partir d'un code de transport de rayonnement dans la matière, d'une réponse (ReiSE(E)) de l'installation de mesure constituée par la chambre d' ionisation et une source radioactive étalon supplémentaire (SE) ,
- une mesure de courant d'ionisation (IeiSE) relatif à la source radioactive étalon supplémentaire, - une détermination d'un coefficient d'étalonnage expérimental Cexp/eiSE pour la source radioactive étalon supplémentaire, à partir de la mesure du courant d' ionisation,
- un calcul de la quantité Δc telle que :
SE SE SE
Δ C/el C. exp/ el -C sim I el C. exxpp/e/
- un calcul de la quantité U (Δc) telle que :
U(Δc/el) = 3 (1+Δc/el) Vlσ(Cexp//£)/Qxp//£ j +{σ(Csιm/d SE)/C Slm/JE) ' où cr(Cexp//£) et σ(Csιmld SE) sont, respectivement, les incertitudes composées des coefficients d'étalonnage respectifs CeχP/eiSE et Csim/eiSE,
- une comparaison de la quantité Δc/ei avec la quantité U(Δc/ei), et
- si Δc/ei - U(Δc/ei), un calcul du courant simulé par unité d'activité C0/eiSM de la source à mesurer (SM) de sorte que :
C0/eiSM = K EJsJM (E)RjE(E)dE où K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions, SeiSM(E) est le spectre d'émission électronique théorique de la source radioactive à mesurer et ReiSE(E) la simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d' ionisation et de la source radioactive étalon supplémentaire, et
- une détermination du coefficient d'étalonnage simulé Csim/eiSM, de sorte que : 
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel le code de transport est un code de Monte Carlo.
16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel le code de Monte Carlo est le code PENELOPE.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rayonnement électronique est un rayonnement d'électrons et/ou de particules β.
18. Procédé de détermination de coefficient d'étalonnage simulé de source radioactive à mesurer
(SM) dans une chambre d'ionisation, la source radioactive à mesurer émettant un rayonnement photonique, le procédé comprenant une étape de détermination d'au moins un facteur d'ajustement (Pph a:ust) de chambre d'ionisation (CH) contenant un gaz qui comprend :
- une étape de modélisation de la chambre d'ionisation et d'au moins une source radioactive étalon de matrice et de conditionnement donnés (3 (a) , 14 (a) ) émettant un rayonnement photonique,
- une étape de simulation (3 (b) , 14 (b) ) pour déterminer, à partir d'un code de transport de rayonnement dans la matière, une réponse simulée (Rph a:ust, Rph1) , en fonction de l'énergie, de l'installation constituée de la chambre d'ionisation (CH) et de la source radioactive étalon,
- une étape de détermination de courant simulé par unité d'activité pour la source radioactive étalon (Co/Pha:ust, Co/ph1) à partir de la réponse simulée 
- une étape de mesure d'un courant d'ionisation (IPha:ust, Iph1) associé à la source radioactive étalon, - une étape de détermination de coefficient d'étalonnage expérimental (CeχP/Pha:ust, Cexp/ph1) pour la source radioactive étalon à partir de la mesure du courant d' ionisation, et
- une étape de détermination du facteur d'ajustement (PPha:ust) sous la forme du rapport entre le coefficient d'étalonnage expérimental pour la source radioactive étalon et le courant simulé par unité d'activité pour la source radioactive étalon, caractérisé en ce que, la source radioactive à mesurer contenant un type donné de radionucléide et ayant une matrice et un conditionnement de type donnés, il comprend, si le type donné de matrice et le type donné de conditionnement de la source radioactive à mesurer sont respectivement identiques au type de matrice et au type de conditionnement d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement :
- une étape de calcul de courant simulé par unité d'activité C0/PhSM de la source radioactive à mesurer, et - une étape de calcul du coefficient d'étalonnage simulé Csim/ph SM de la source radioactive à mesurer de sorte que : 
19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le courant simulé par unité d'activité C0/PhSM de la source radioactive à mesurer est donné par la formule :
Co/ph SM = K EJsph SM(E)Rph SM(E)dE,
0 où :
- K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions,
- Emax est une énergie maximale d'intérêt, - Sph SM(E) est le spectre d'émission photonique théorique de la source à mesurer, et
- Rph SM(E) est la réponse de l'installation de mesure constituée de la chambre d'ionisation et d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement Pph a:ust.
20. Procédé selon la revendication 18, dans lequel, si le type donné de matrice et/ou de conditionnement de la source radioactive à mesurer est différent, respectivement, du type de matrice et/ou du type de conditionnement d'une source étalon utilisée pour obtenir le facteur d'ajustement PPha:ust, il est requis de savoir si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée ou non, et si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée, il est requis de savoir si une simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer est connue et, si une simulation de la réponse en fonction de l'énergie de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer est connue, il y a :
- détermination d'un courant simulé par unité d' activité de la source radioactive à mesurer Co/PhSM de sorte que :
£max C0/ph SM = K JSph SM(E)Rph(E)dE
0 où Sph SM(E) est le spectre d'émission photonique théorique de la source radioactive à mesurer et Rph(E) la simulation connue de la réponse de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer, et
- détermination du coef f icient d' étalonnage s imulé Csim/ph SM, de sorte que : 
21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel, si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer 0 n'est pas validée, il comprend :
- une modélisation d'une source radioactive étalon supplémentaire (SE) de type de matrice et de type de conditionnement identiques à ceux de la source radioactive à mesurer (SM) , 5 - une simulation, à partir d'un code de transport de rayonnement dans la matière, d'une réponse (RPhSE(E)) de l'installation de mesure constituée par la chambre d' ionisation et la source radioactive étalon supplémentaire (SE) , 0 - une mesure de courant d'ionisation (IPhSE) relatif à la source radioactive étalon supplémentaire,
- une détermination d'un coefficient d'étalonnage expérimental CeχP/PhSE pour la source radioactive étalon supplémentaire, à partir de la 5 mesure du courant d'ionisation,
- un calcul de la quantité Δc/Ph telle que :
SE ^ SE \ SE
Δc/ph — C ''exp/ ph sim / ph / / C exp/ ph
- un calcul de la quantité U (Δc/Ph) telle que : U (ΔC/Ph) = 3 ( 1 +Δc/ph)
- une comparai son de la quantité Δc/ph avec la quantité U (Δc/ph) , et
- si Δc/ph ≤ U (Δc/ph) , un calcul du courant s imulé par unité d' activité C0 SM de la source à mesurer ( SM) de sorte que :
Co/PhSM = K {E)Rph SE{E)dE 
où K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions, Sph SM(E) est le spectre d'émission photonique théorique de la source radioactive à mesurer et Rph SE(E) la simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d' ionisation et de la source radioactive étalon supplémentaire, et - une détermination du coefficient d'étalonnage simulé Csim/ph SM, de sorte que : 
22. Procédé selon la revendication 21, dans lequel, si Δc/ph est supérieur à U (Δc/ph) , les calculs du courant par unité d' activité et du coefficient d'étalonnage simulé de la source radioactive à mesurer ne sont pas effectués et le procédé est réitéré à partir de l'étape de modélisation et/ou de simulation de la source radioactive étalon supplémentaire (SE) , avec des modifications de paramètres (M, CT) jusqu'à ce que la condition Δc/Ph - U (Δc/Ph) soit obtenue.
23. Procédé selon la revendication 20, dans lequel, si une modélisation de la matrice et du conditionnement de la source radioactive à mesurer est validée et si la simulation de la réponse de l'installation constituée de la chambre d'ionisation et d'une source radioactive de matrice et de conditionnement identiques à la source radioactive à mesurer n'est pas connue, il y a :
- une simulation, à partir d'un code de transport de rayonnement dans la matière, d'une réponse (Rph SE(E)) de l'installation de mesure constituée par la chambre d' ionisation et une source radioactive étalon supplémentaire (SE) ,
- une mesure de courant d'ionisation (IPhSE) relatif à la source radioactive étalon supplémentaire, - une détermination d'un coefficient d'étalonnage expérimental CeχP/PhSE pour la source radioactive étalon supplémentaire, à partir de la mesure du courant d' ionisation,
- un calcul de la quantité Δc/Ph telle que :
ph 
- un calcul de la quantité U (Δc/Ph) telle que :
- une comparai son de la quantité Δc avec la 5 quantité U (Δc/Ph) , et
- s i Δc/ph - U (Δc/ph) , un calcul du courant s imulé par unité d' activité C0 SM de la source à mesurer ( SM) de sorte que :
£max
Co/PhSM = K \Sph SM {E)Rph SE{E)dE
0
10 où K = e/W, e étant la charge de l'électron et W l'énergie moyenne d'ionisation du gaz qui emplit la chambre pour la création d'une paire d'ions, Sph SM(E) est le spectre d'émission électronique théorique de la source radioactive à mesurer et Rph SE(E) la simulation
15 de la réponse de l'installation constituée de la chambre d' ionisation et de la source radioactive étalon supplémentaire, et
- une détermination du coefficient d'étalonnage simulé Csim SM, de sorte que : „ π p aj ust 
h'
24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 23, dans lequel le code de transport est un code de Monte Carlo.
25
25. Procédé selon la revendication 24, dans lequel le code de Monte Carlo est le code PENELOPE.
26. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 à 25, dans lequel le rayonnement photonique est un rayonnement X et/ou γ.
5 27. Procédé de détermination de coefficient d'étalonnage simulé Csim SM de source radioactive à mesurer (SM) dans une chambre d'ionisation, la source radioactive à mesurer émettant un rayonnement photonique et un rayonnement électronique, caractérisé
10 en ce qu'il comprend une étape de détermination de coefficient d'étalonnage simulé Csim/ph SM pour le rayonnement photonique conformément à l'une quelconque des revendications 18 à 26 et une étape de détermination de coefficient d'étalonnage simulé Csim/eiSM
15 pour le rayonnement électronique conformément à l'une quelconque des revendications 9 à 17, le coefficient d'étalonnage simulé de la source radioactive à mesurer qui émet un rayonnement photonique et un rayonnement électronique étant donné par la formule : 
28. Procédé selon la revendication 27 dans lequel, si sensiblement au moins 99% de l'intensité totale rayonnée par la source radioactive à mesurer est
25 un rayonnement photonique ou si l'énergie du rayonnement photonique est sensiblement inférieure ou égale à 800keV, le coefficient d'étalonnage simulé Csim SM de la source à mesurer est sensiblement égal au seul coefficient Csim/ph SM, le coefficient Csim/eiSM étant alors
30 négligé.
29. Procédé d'étalonnage de chambre d' ionisation comprenant une étape de détermination de coefficient d'étalonnage simulé de source radioactive à mesurer, caractérisé en ce que l'étape de détermination de coefficient d'étalonnage simulé de source radioactive à mesurer est mise en œuvre par un procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 28.
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|---|---|---|---|---|
| CN112859145A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-05-28 | 北京大学 | 一种预测屏栅电离室测量中子诱发核反应实验结果的方法 |
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