dose hors EE

Bonjour à tous et bonne année 2019,
j'ai une question certainement simplissime pour les puits de science que vous êtes,
j'aimerai pouvoir calculer une dose due à des photons en dehors de l'équilibre électronique.
est-ce possible de façon analytique ? Sinon comment ?
Merci

bonjour,
je me permets un petit up sur cette question posée pendant la trêve des confiseurs, …
si un dosimétriste passe par ici ...

Bonjour
Cette valeur sera inférieure à celle obtenue avec l'équilibre électronique. Est-ce un calcul avec un logiciel ou une mesure réelle ?
Iron kloug

Bonjours Quesaisje,

Analytiquement c'est possible mais ce n'est pas simple. Perso je l'ai implémenté dans IRM Photons (pack Dosimex), mais c'est une usine à gaz. Il n'y a pas de formules simple.

Le plus simple c'est :
1) d'estimer le rapport des doses à l'interface milieu 1 -milieu 2 (dans lequel vous voulez calculer une dose). ça c'est fastoch, je vous dirai si vous ne savez pas.

2)Ensuite vous pouvez estimer une profondeur d'équilibre en prenant le parcours des électrons dans le milieu 2 avec une énergie égale à l'énergie des photons incidents.

3)Vous calculez le kerma à cette profondeur, où vous supposez que la dose est égale au Kerma

4) entre ces 2 point vous êtes hors équilibre. vous pouvez par exemple faire une interpolation linéaire pour estimer la dose à une profondeur donnée dans cette zone hors équilibre.

Je vous laisse gamberger
A suivre si nécessaire
Gluonmou

merci à tous les 2,
@gluonmou pour 1, 2, 3 je vois (je suppose) avec des rapports de S/rho pour les 2 matériaux à l'interface (pour les rapports de dose avant/après) et des  µen/rho pour le calcul du  kerma.
Pour le 4 avez vous un ordre de grandeur d'erreur par rapport à la réalité (notamment quand la portée commence à être importante ) ?
Pour la méthode analytique je veux bien croire qu'une usine à gaz est nécessaire ! Par contre avec du Monte-Carlo cela doit être possible je suppose (si quelqu'un a déjà fait ou connait des gens qui ont fait je suis intéressé en MP)

@ Iron kloug "toujours inférieur" me parait étonnant puisque cela me semble dépendre des matériaux avant/après l'interface et des rapports de S/rho (qui peut être supérieur à 1) me trompe -je (Sauf évidemment quand on passe du vide à un matériau de type équivalent tissus) ?.

Merci !

Bonsoir
Oui effectivement. j'ai anticipé ma réponse. c'est vrai pour le passage du vide à des matériaux. Après entre les matériaux cela peut varier.
Iron kloug

Pour le point 4 je n'ai pas estimé l'écart à une valeur réelle, mais elle ne doit pas être énorme.
Cela dépend de la précision que vous souhaitez dans votre problème.
Si vous voulez être à 10/15 % une telle approche peut être suffisante.S'il vous faut être dans les 1 à 2 % là effectivement il faut faire du Monte-Carlo.

C'est plus bourrin mais ça marche bien (je dis ça mais j'adore le Monte-Carlo, perso je dort avec RayXpert, mais nonobstant le Mont-Carlo c'est beau mais c'est bourrin, l'analytique il faut gamberger...)

Et sinon oui, si l'on prend une interface Fer-Eau ou Plomb -eau par exemple, la dose part de "plus haut" pour rejoindre le kerma.

Gluonmou

Ah oui, au fait, ça y est , j'ai fini de scier les barreaux, ou plus précisément j'ai signé ma levée d'écrou..
Il est libre Gluonmou.

Reste plus qu'à voler (pas à l'étalage) comme dans la chanson

Bonsoir
Il est libre Max Gluon, il est libre Max Gluon..
Il va avoir encore plus de temps pour nous faire profiter de ses compétences..
Iron Kloug

Bonjour,
merci Gluonmou,
concernant les incertitudes je voulais juste avoir un ordre de grandeur. Effectivement le calcul de la dose hors EE est plus un problème de dosimétrie que de radioprotection, donc viser moins de 5% me parait nécessaire.
Utiliser un code Monte-Carlo=méthode bourrin je ne suis pas sur de partager cette équation. Je fait quelques run en MCNP (niveau débutant - -) et certes la logique de la géométrie finit par être assimilée, de même que faire un calcul de l'équivalent de dose en pondérant la fluence par les facteurs de conversion ad-hoc est relativement accessible, aussi faire tourner MCNP avec ses paramètres par défaut je suis presque d'accord sur l'équation précitée (notamment si on ne se force pas à s'intéresser à la physique "par défaut" autant lorsque vous ouvrez le capot moteur avec les paramètres de physique de la bête, ça devient presque de l'art pour utiliser MCNP !
Bref par exemple si quelqu'un sait avec MCNP calculer la dose et le kerma dans un matériau avec interface je suis super intéressé …
@gluonmou, avec Rayexpert (que je ne connais pas) il y a t'il la possibilité de discrétiser dose/kerma ?

Bonjour Quesaisje,

Je suis d'accord avec votre analyse. Savoir se servir de MCNP est un art en soi, un métier, et il y a intérêt à comprendre la physique sous-jacente.
Mais passé cette étape d'apprentissage, il devient relativement simple de régler faire des calculs par ce type de méthode que de trouver des solutions analytique sur papier. Il suffit par exemple de penser à des problèmes de neutronique, ou encore de gestion de diffusions des photons.

Par exemple pour les calculs neutrons avec Dosimex-N je me suis fabriqué un petit Monte-Carlo à la main . Analytiquement je m'y était cassé les dents.J'en postillonne encore

Si l'on revient à votre problématique, je pense que c'est effectivement jouable avec MCNP. Mais à mon avis il faut quelqu'un qui maîtrise bien la bête. Certains sur le Forum doivent savoir faire, et éventuellement je peux vous envoyer des contacts par MP.

Avec   RayXpert je suis un utilisateur lambda (j'ai pencore passé le WE à m'amuser sur des calculs d'effets de ciel,) et je l'utilise dans ses fonctions de base. Je dirai a priori non. mais peut être ceux qui le maîtrise a donf, à savoir leurs créateurs, sauraient faire. Je peux aussi leur demander.

A suivre

GluonMaxmou

Re,

Histoire de mettre des images sur tout cela, ci dessous des exemples obtenues analytiquement de zones hors équilibre
Dans un cas à l'interface vide-eau, et dans l'autre cas à l'interface Plomb -eau
Avec des photons de 2 MeV où l'équilibre est atteint aux alentours des 5 mm 






Juste un truc : la courbe en rouge est la dose due à la composante primaire, la courbe en bleu est la dose totale qui tient compte de la composante diffusée.
Ici avec un écran de 2 cm la composante diffusée est faible, mais sur un fantôme ICRU ça tape dans les 50 % à 100 kev à 4 % à 10 MeV à 30 %, variable suivant l'énergie (là encore un truc mignon à estimer analytiquement

Donc si d'aventure vous faites des modélisations MCNP dans cette zone, je suis preneur, pour tester

Gluonmou

bonsoir Gluonmou,
sympatoche vos courbes et vu la définition de la dose (hors EE) ça a dû être coton à réfléchir et à mettre en musique les phénomènes de façon analytique ! Chapeau, (quelle partie de dosimex utilisez vous pour obtenir ces courbes ?)
pour MCNP,  si je n'ai pas de succès ici, je suis preneur d'un contact en MP qui me permettrai de débuter,
Merci encore pour vos différentes contributions !

C'est dans le pack pédagogique, code "IRM photon"

Un truc qui gagne je crois à être mieux connu. Il y a même un petit Monte-Carlo qui permet de visualiser des trajectoires de photons à toutes énergies dans n'importe quel milieux, création d epaires inclus (n'y est pas modélisé les trajectoires des électrons -positon crées, ça on le voit avec RayXpert, mais on ne joue pas dans la même cour)

Gluonmou

Juste une petite réflexion sur ce sujet :

Equilibre ou pas, on constate :

- Que le kerma est une grandeur qui se calcule facilement mais se mesure difficilement 

- A l'inverse que la dose est une grandeur qui se mesure facilement mais se calcule difficilement

C'est pour cela que l'on mesure les 2 à l'équilibre, histoire de pouvoir dire que le calcul doit être égal  la mesure (à quelques corrections près, genre overshooting, on le voit bien sur les courbes ci-dessus)
A noter qu'équilibre ou pas, c'est toujours invariablement une dose que l'on mesure

Gluonmou, qui tend vers la pensée pure, depuis son évasion

Après discussion et réflexion, il semble possible avec MCNP, ainsi d'ailleurs qu'avec RayXpert a priori, de calculer avec un code MC et en un même point, équilibre ou pas :

1) D'une part le kerma en calculant dans un premier temps la fluence photonique, et partant le Kerma avec des formules type K=µtr/rhô x Fluence  (possible avec un code MC mais à ma connaissance pas réalisable en vrai :  on ne sait pas mesurer directement les fluences photons)

2) D'autre part la dose en calculant au même endroit l'énergie déposé par les électrons mis en mouvement par les photons, comme pour de vrai

A noter que pour calculer la fluence photons on prend en général des dosimètre "air", alors que pour les électrons il faut prendre des dosimètre en eau (ou équivalent tissus)

Tout cela étant dit au conditionnel, à voir ensuite avec les spécialistes des codes.

Gluonmou

Bonjour à tous,
j'ai enfin résolu mon problème pour discriminer par  calcul la dose et le kerma avec MCNP !
Bon quand je dis "j'ai" je remercie gluonmou pour m'avoir fait partager son carnet d'adresse de MCNPiste !
Après quelques pistes infructueuses il m'a trouvé "the expert" (niveau ++ )
Je vous propose de vous faire partager la façon de faire avec MCNP :

Pour ce calcul il faut se rappeler que le kerma est l’énergie transférée en un point. La dose est l’énergie déposée dans la cellule par les particules ionisantes (pour des photons les électrons secondaires).

Pour cela dans MCNP il s’agit d’un problème de type de particules calculés pour le tally de type *F6 (ça fonctionne aussi avec *F8). Pour le kerma il suffit de calculer dans votre cellule de calcul un tally *F6 :p par contre pour la dose vous devez vous intéresser aux électrons dont *F6 :e (dans ce cas vous devez être en « mode e p » transport des photons et des électrons donc gourmand en temps). *F6 donne des « jerks » qui sont des GJ /g. Il faut multiplier votre résultat par 1^E12.

[size=13][size=15]Voici ce que cela donne avec MCNP pour 1 cm d'eau puis 0.2 cm d'aluminium puis de l'eau (d’après  le livre « Applied Physics of External Radiation Exposure Dosimetry and Radiation Protection, Springer ») :[/size][/size]


[url=]


je vous annonce aussi la future sortie d'un livre «  Résolutions de problèmes  sur les rayonnements ionisants : dosimétrie, instrumentation, protection radiologique De l’approche analytique à la résolution numérique Monte-Carlo via MCNP ». Il s’agit d’un livre d’exercice en dosimétrie, détecteurs, protection radiologique autour de sources de rayonnements ionisants (photons neutrons électrons protons) , d’installations de type  généX, accélérateurs … Les exercices sont résolus de façon analytiques mais également avec MCNP : le fichier d’entrée est donné et le fichier de sortie est analysé (avec la normalisation ad-hoc). Il y a des exercices simples (e.g. calcul de fluence) à complexe (spectres microdosimétriques pour les neutrons). A suivre donc !
 Il sort en mars 2019 (EDP sciences collection PROfil) 

Ils vont aussi calculer du H*(10)?

(that's a private joke)

Gluonmou a écrit:

Ils vont aussi calculer du H*(10)?

(that's a private joke)

 j'ai poa compris …

C'est pour les vieux anciens

Comprendo Senor  
Iron Kloug