J’ai réalisé un compteur Geiger-Muller et je voudrais afficher aussi l’équivalent de débit de dose. Je n’ai pas trouvé d’explicatif complet sur le web et je ne dispose pas non plus d’une source étalon. Voici donc un calcul que je me propose de substituer dans le software de mon compteur (carte ARDUINO Nano) à une authentique calibration et que je livre à la critique de nos experts en radioprotection.
1. Première étape : calcul de l’activité de la source à partir du taux de comptage
La fenêtre frontale de mon capteur Geiger (modèle SI-8B type « pancake » à fenêtre mica) est circulaire de diamètre D = 75 mm. Lors de la mesure, cette fenêtre sera placée à L = 100 mm de la source supposée ponctuelle. Soit C le taux de comptage (en cps) excédentaire par rapport au bruit de fond sans la source. C doit d’abord être corrigé dans le rapport des angles solides pour obtenir le comptage complet de la source. J’obtiens un facteur correctif f = 2r/h avec r = RACINE(L^2 + (D/2)^2) et h = r – L soit f = 116,8.
Je veux faire ce calcul en Cs137 dont la désintégration dans 94,6 % des cas produit du Ba137m (excité) + 1 électron de E1 = 512 keV et dans 5,4 % des cas restants directement du Ba137 désexcité + 1 électron de E2 = 1174 keV. La forme excitée Ba137m se désexcite à son tour par émission d’un photon γ de Eγ = 662 keV (période de 2,55 minutes donc émission γ ionisante pour le capteur non concomitante à la désintégration initiale du Cs137 – le tube est spécifié avoir un temps mort de 160 ms).
Si je ne me trompe, une désintégration de Cs137 conduit donc en moyenne à 0,946*2 + 0,054*1 soit 1,946 émissions ionisantes susceptibles de provoquer un « coup » vu du capteur.
Pour C = 100 cps, l’activité de la source serait donc A = 100*116,8/1,946 soit 6002 Bq.
Question : faut-il tenir compte d’un « facteur d’efficacité » du tube dépendant du matériau de la fenêtre et de son épaisseur, voire d'autres paramètres, car toutes les émissions ionisantes atteignant le tube ne produisent peut-être pas un « coup » ? Néanmoins, la fenêtre en mica, fine, est totalement « perméable » aux rayonnements béta et γ ; ce facteur devrait-être proche de 1. Je suppose bien sûr que le taux de comptage est cohérent avec le temps mort pour éviter de "perdre des coups" (1/160*10^-6 = 6250 cps).
2. Deuxième étape : calcul du débit de dose absorbé
A partir de l’activité de la source calculée précédemment, il faut d’abord calculer la dose absorbée :
- Pour les photons γ à 1 m des tissus humains, j’utilise la formule empirique D01m = 1,3*10^-10*A* Eγ(MeV)*I(Intensité en %)/100 soit D01m = 1,3*10^-10*6002*0,662*100/100 = 5,16*10^-7 mGy/h. L’incertitude relative de la formule est donnée inférieure à 10 % pour des γ <1,5 MeV.
- Pour les électrons à 10 cm des tissus humains, j’utilise la formule empirique D010cm = 9*10^-7*A*I/100 soit pour les désintégrations béta1 : 9*10^-7*6002*94,6/100 et pour les désintégrations béta2 : 9*10^-7*6002*5,4/100, soit au total 9*10^-7*6002 = 5,4 mGy/h.
Question : Faut-il ajouter 9*10^-7*6002*94,6/100 correspondant à l’émission de désexcitation à 662 keV du Ba137m ?
Question : Quelle est la formule à appliquer dans le cas de rayonnement alpha ?
3. Troisième étape : calcul de l’équivalent de débit de dose (Sv/h)
L’équivalent de dose absorbé est égal au débit de dose absorbé multiplié par le facteur de pondération WR. Pour les rayonnements béta et γ, ce facteur est égal à 1, donc l’équivalent de débit de dose devrait être de 5,4 mSv/h. Pour résumer, pour passer du taux de comptage à la dose équivalente, le facteur de conversion serait donc dans le cas présent de 0,0054.
Merci d’avance de votre éclairage.
RP Cirkus 
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