Couche de demi-atténuation

La couche de demi-atténuation (CDA) est une notion utilisée en radioprotection. Pour le cas d'une radiation traversant une substance ou un matériau donné, il s'agit de l'épaisseur nécessaire pour réduire de moitié la dose de radiation^[1]. La norme française NF C74-100 la définit comme l'« épaisseur d'une substance qui, par sa présence, provoque une atténuation physique de 50 % dans des conditions de bonne géométrie^[2]. »

Couche de demi-atténuation, extraite du manuel USDA radiological training pour l'entrainement interne aux services (1960).

La CDA d'un matériau dépend de sa nature^[3], de la nature du rayonnement ionisant (photon, particule bêta, neutron, etc.) et de son énergie, en particulier pour les rayonnements électromagnétiques (rayons X et rayons gamma). Vu que le spectre d'énergie de la radiation résiduel dépend de l'épaisseur traversée, la couche de demi-atténuation ne peut en toute rigueur être définie que pour des rayonnements monochromatiques.

L'épaisseur de la couche de demi-atténuation est ${\displaystyle CDA={\tfrac {\ln 2}{\mu }}}$ où ${\displaystyle \mu }$ est le coefficient linéique d'atténuation du matériau que l'on retrouve dans la Loi de Beer-Lambert.

Tableaux contradictoires

Épaisseur de la couche de demi-atténuation d_1/2 pour le rayonnement γ^[4]

Énergie incidente	Eau	Graphite	Béton	Aluminium	Acier	Plomb
(en MeV)	(en mm)
0,2	50	41	30	20	6,5	1,5
0,5	70	64	41	30	11	4,5
1	100	87	59	40	16	9
1,5	120	99	65	50	17,5	11,5
2	140	103	70	60	20	14
3	175	122	84	72	23	15
4	200	130	95	86	25	15

Épaisseur de la couche de demi-atténuation d_1/2 pour le rayonnement γ^[5],[6]

Énergie incidente	Air	Eau	Graphite	Acrylique (molécule ambiguë)	Cristal au plomb	Béton	Aluminium	Fer	Plomb
(en MeV)	(en m)	(en mm)
0,1	35	41	20,3				15,2	2,4	0,107
0,2	44	51	25				21,1	6	0,62
0,3	50	58	28,8				24,8	8	1,56
0,4	56	65	32,4				27,8	9,4	2,65
0,5	62	72	35,4	70	13	33	30,5	10,5	3,85
0,6	67	77	38,3				33	11,5	4,92
0,8	76	88	44				37,7	13,2	6,9
1	84	108	48	90	24	50	42	14,7	8,7
1,5	101	121	59				51	18,1	11,7
2	121	141	69				60	20,8	13,4
3	145	175	87				73	24,4	14,6
4	174	204	101				83	26,7	14,7
5	196	230	115	200	45	100	91	28,1	14,4
6	213	251	125				97	28,9	14,1
8	242	286	144				106	29,7	13,4
10	265	315	158				112	29,7	12,6

Des valeurs différentes (et contradictoires entre elles) sont présentées ici^[7]. Par exemple, voici quelques valeurs approximatives d'épaisseurs de demi-atténuation pour quelques matériaux face à une source de rayons γ provenant d'¹⁹²Ir^[7] :

• Béton : 44,5 mm
• Acier : 12,7 mm
• Plomb : 4,8 mm
• Tungstène : 3,3 mm
• Uranium : 2,8 mm

Par exemple, pour un rayon γ de 200 keV, on a les valeurs suivantes :

• 1,5 mm selon Fred Klinger (le tableau ci-dessus) ;
• 0,52 mm selon l'Iowa State University ;
• 0,62 mm selon la version allemande de l'article.