Chambres d’ionisations à parois d’air

Dans le domaine de la dosimétrie des rayonnements X de basse et moyenne énergie, les chambres à parois d’air correspondent aux références primaires pour la grandeur de dosimétrie d’intérêt (kerma dans l’air, dose dans l’air ou dans l’eau).

Leur principe de fonctionnement est relativement simple : le signal électrique délivré par ce type de détecteur dépend directement de l’énergie déposée dans un volume d’air connu ce qui permet de remonter au kerma de référence.

Chaque chambre doit être adaptée à la gamme d’énergie à mesurer. Ainsi chaque générateur à rayons X du laboratoire est équipé de sa propre chambre à parois d’air de référence :

Principe de la mesure du kerma de référence et de l’étalonnage d’une chambre d’ionisation

Le kerma dans l’air peut être calculé à partir de la mesure de la charge Q créée dans une chambre à parois d’air lors de l’interaction des photons avec l’air du volume V de détection. L’expression générale du kerma s’écrit :

\(K_{air} = \displaystyle{\frac{Q}{\rho\cdot V}\cdot\frac{W_{air}}{e}\cdot\frac{1}{(1-g_{air})}\cdot\prod ki}\)

où

Q est la charge mesurée en coulomb (C)
V est le volume de mesure (m³)
ρ est la masse volumique de l’air (kg.m^-3)
g_air [ICR80] est une fraction de l’énergie cinétique initiale des électrons produits par l’interaction « photon-matière » qui n’est pas absorbée dans l’air et qui est convertie en photons (rayonnement de freinage)
Πki est le produit des facteurs de correction à appliquer.

La méthode d’étalonnage d’une chambre d’ionisation à cavité consiste à mesurer dans un premier temps le kerma dans l’air d’un faisceau de référence à l’aide d’une chambre à parois d’air, puis de placer la chambre à étalonner dans les mêmes conditions d’irradiation (distance, champs de photons, débit, qualité de faisceau). La charge Q_client générée dans le volume de la chambre par le faisceau de rayons X incident est alors mesurée à l’aide d’un électromètre.

Le coefficient d’étalonnage N_k de la chambre peut alors s’écrire :

\(N_k = \displaystyle{\frac{K_{air}}{Q_{client}}}\)

Matériel étalonné grâce à ces références :

→ Systèmes de mesure actifs : chambres d’ionisations à cavité, détecteurs à semi-conducteur (dosimètres opérationnels)

→ Systèmes de mesure passifs : dosimètres TLD, dosimètres OSL, films radio