Coefficients d'attenuaation, Xcom et scattering

Bonjour,

Question amateur : J'aimerais calculer les épaisseurs de demi attenuation (HVL) et épaisseur dixième (TVL) de certains matériaux et composés. l'outil Xcom du NIST (https://physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/html/xcom1.html) permet d'obtenir les coefficients d'attenuation massique pour les photons de divers énergies en fonction des matériaux. Seulement deux coefficients sont fournis : "with coherent scattering" et "without coherent scattering".

Que signifient physiquement ces deux termes, et quel coefficient dois-je prendre si je veux juste connaître l'épaisseur nécessaire pour arrêter la moitié des rayons gamma émis par une source ?


D'autre part en prenant le coefficient "with coherent scattering" j'aboutis à des valeurs calculées de HVL de 0.38 cm pour 0.5 MeV et 1.17 cm pour 1 MeV. Or ces valeurs sont légèrement différentes des valeurs qu'on peut trouver ici et là sur le web, sur des sites faisant autorité. Pourquoi ces différences ?

Bonjour honnetehomme,

Perso j'utilise Xmudat ou DOSIMEX pour faire ces calculs.

Après faire attention au résultat s'il est avec Build Up ou non.

C'est quoi ton matériau ?

S'agissant d'un contexte amateur (par ex pour construire des châteaux pour de la spectrométrie gamma) j'aimerais calculer les HVL pour le plomb, le cuivre, le fer, l'aluminium, le PVC, le verre, l'eau, l'air.

Le buildup n'est pas lié au scattering des données NIST ?

Bonjour,

le terme "coherent scattering" correspond à la diffusion élastique (<=> sans perte d'énergie) qui s'oppose à la diffusion inélastique (effet Compton). La diffusion élastique est importante pour les faibles énergies (< 0.05 MeV) et à un impact notamment en mammographie. Au passage, elle est aussi la raison de la couleur du ciel .

Toutefois dans votre cas (0.5 et 1 MeV), cet effet est négligeable en première approche (dimensionnement d'un château de plomb) mais augmentera légèrement l'épaisseur de matériau nécessaire pour diminuer de moitié les rayons gamma émis par une source.

Pour la discussion sur le build-up, des nombreux sujets sont traités sur le forum. Concrètement dans votre cas, le build-up sera majoritairement lié à la prise en compte de l'effet Compton. La différence avec/sans build-up pouvant être conséquente en fonction du matériau et de son épaisseur.

Vous pouvez vous rendre compte de l'impact sur la dose de chaque effet en regardant les coefficients (Coherent Scatter., Incoher. Scatter., Absorb.Photoel.).

Toz

Je trouve Xmudat bien plus facile d'utilisation que Xcom.

Effectivement Xmudat est bien plus pratique que Xcom, on peut tout exporter en un fichier. Pourquoi toutes les sources de données fournissent les coefficients d’atténuation massiques et pas les coefficients d’atténuation linéaire directement ? Bien sûr ce n'est pas bien difficile de passer de l'un à l'autre, mais vu qu'on cherche à calculer des épaisseurs, les coef linéaires seraient plus pratiques ?

Salut Honnetehomme,
Suivant sa configuration, la densité apparente de ton matériaux peut varier...

Bonne journée,
Niko.

Cela permet de comparer les matériaux intrinsèquement ?

Peut-être lorsque la masse de l'écran est un problème mais pas ses dimensions ?

Prends un écran en plomb par exemple,
Si tu as des billes de plomb ou des briques de plomb pour la même épaisseur, la densité de ton écran sera différente -> le coefficient d'atténuation linéique est différent, c'est une grandeur extensive comme dirais notre amis gluonmou.
Alors que le coefficient d' atténuation massique est le même, il ne dépend que de la nature du matériaux (grandeur intensive).

Merci Niko je comprends mieux. Je n'avais en tête que des écrans ne contenant pas de vide.

Une dernière question pratique (je ne suis pas vraiment un matheux et mes années lycée sont loin). Comment passer du HVL au TVL ?

Le coefficient d’atténuation étant de 2^(nombre de HVL), pour obtenir un coefficient d’atténuation de 10, il faudrait que le nombre de HVL soit de 3.3219 d'où TVL=3.3219*HVL. Or j'ai vu certaines ressources préconisant de multiplier HVL par la racine carrée de 10, soit 3.162 ? Quelle est l'approche correcte ?

Salut Honnetehomme,

TVL = ln(10)/ln(2) * HVL, soit ln(10)/ln(2) environ = à 3,3219, le racine 10 est une approximation.

Démonstration rapide (vraiment pas un matheux non plus) :

J'écris la loi d'atténuation N = N0 * exp (-mu * x)

On a la déci-atténuation (x = TVL) : mu * TVL = ln(10)
On a la demi-atténuation (x = HVL) : mu * HVL = ln(2)

On en déduit TVL = ln(10)/ln(2) * HVL

@+
SW

Merci SW !