Chambres d’ionisation à cavité

Principe

Une chambre d’ionisation à cavité est constituée d’une enceinte délimitant un certain volume gazeux (ici de l’air), compris entre des électrodes (paroi externe et électrode centrale) portées à une tension de l’ordre d’une ou plusieurs centaines de volts. L’application de la tension entre les deux électrodes à l’intérieur de la cavité crée un champ électrique qui permet de collecter les charges résultant de l’ionisation de l’air par les électrons entrants dans la cavité (ces électrons sont créés par le rayonnement qui traverse la paroi externe). La quantité d’électrons entrant est proportionnelle au rayonnement reçu dans la cavité.

Fabrication

Le matériau choisi pour réaliser les chambres d’ionisation de référence est le graphite. C’est un matériau conducteur de Z faible et proche du tissu humain. L’épaisseur de la paroi graphite est de 3 mm, suffisante pour atteindre l’équilibre électronique dans un faisceau de ⁶⁰Co.

Afin de déterminer le kerma dans l’air, on doit connaître précisément le volume de collection des charges de la chambre à cavité. C’est pour cette raison que les chambres d’ionisation de référence sont conçues et fabriquées au LNHB.

Les différentes étapes de fabrication sont les suivantes :

• Élaboration de plan
• Réalisation des pièces
• Mesure des dimensions des pièces
• Calcul du volume de collection efficace
• Montage sur un manche et validation mécanique
• Vérification du montage par radiographie
• Test dans un faisceau de référence

Utilisation pour le LNHB

La chambre d’ionisation est associée à une chaîne de mesure ionométrique qui mesure le courant absolu induit par le passage du rayonnement à travers la chambre. La chaîne de mesure permet aussi le relevé de la température, la pression et l’humidité afin d’apporter certaines corrections aux mesures.

Une grandeur de référence en radioprotection est le kerma dans l’air. Les chambres d’ionisation primaires (jusqu’à 6 différentes) sont utilisées pour déterminer le kerma dans l’air produit par une source de ⁶⁰Co ou de ¹³⁷Cs. Les courants mesurés sont de 10^-9 à 10^-14 A avec un bruit de fond de l’ordre de 10^-16 A. L’incertitude relative sur le débit de kerma dans l’air est au minimum de 0,29 %.

Le LNHB possède 6 chambres d’ionisation de géométries différentes, ce qui permet de mieux appréhender les volumes de collection des cavités (différents des volumes géométriques).

Matériel utilisé au LNHB pour l’établissement de référence d’un faisceau de rayonnement :

• 3 chambres d’ionisation sphériques de 4,6 à 7,7 cm³
• 3 chambres d’ionisation cylindro-sphériques de 7,7 à 13,1 cm³
• Un manche factice (afin d’effectuer une correction sur l’influence du manche)
• Des capots additionnels (afin de vérifier la correction sur l’influence de la paroi déterminée par calcul)