RT - Cale à gradin en acier ferritique et Dural - Modélisation avec CIVA

Dans CIVA, les marches de la cale ont été modélisées directement dans la géométrie de la pièce, et les trous ajoutés comme des « défauts » d’air. Les dimensions modélisées sont celles spécifiées dans le protocole expérimental.

La composition de la cale en Dural est un mélange de 95% d’aluminium (en masse) et de 5% de cuivre, avec une masse volumique telle que mesurée.

Pour la cale en acier ferritique, le modèle de matériau du même nom proposé par CIVA a été utilisé.

Les sources de radiographie ont été modélisées à l’aide des spectres en réflexion proposés par CIVA (100 kV pour la cale en Dural, 200 kV pour la cale en acier ferritique).

Les filtres éventuels ont été ajoutés en respectant leur épaisseur et leur nature (éléments choisis dans la librairie CIVA).

Capteurs plans et écrans photostimulables ont été modélisés à l’aide, d’une part, du modèle de détecteur « écran plat » et d’autre part du modèle « écran photostimulable » proposée par CIVA.

Pour les modèles « détecteur standard », ou « écran photostimulable », les paramètres qui influent sur la réponse du détecteur et sur lesquels on peut jouer sont le gain, la DQE (Detective Quantum Efficiency) et l’épaisseur de la couche photosensible (via la sélection des modes « haute résolution » ou « haute sensibilité » pour les écrans photostimulables).

Nous avons choisi de fixer les valeurs de DQE demandées, interprétées comme étant des valeurs à une fréquence spatiale nulle, à des valeurs réalistes telles qu’on peut les trouver dans la littérature : DQE = 0,6 pour les capteurs plans, DQE = 0,2 pour les écrans photostimulables.

Les paramètres « gain » et « épaisseur » (dans le cas du modèle « détecteur standard ») ont été choisis pour obtenir la meilleure correspondance expérience / simulation. Le gain du détecteur pour le modèle standard a été fixé pour l’ensemble des simulations à 0.068, et celui du modèle d’écran photostimulable à 0.027. Par ailleurs, les écarts expérience / simulation constatés en utilisant une épaisseur de scintillateur (en CsI) de 1000 µm pour les simulations, offrant une meilleure correspondance que pour une épaisseur moindre.

La distance source-détecteur et la position de la cale par rapport au détecteur défini dans le protocole expérimental ont été respectées. Un décentrage de la cale par rapport à l’axe source-détecteur dans le cas des expériences avec capteur plan a également été pris en compte.

Toutes les simulations ont été effectuées en considérant une source ponctuelle. En effet, même dans le cas des expériences utilisant des écrans photostimulables, le flou induit par la taille du foyer, compte tenu de la position de la cale sur l’axe source-détecteur, est négligeable par rapport à la Fonction de Transfert de Modulation (FTM) propre au détecteur.

Le modèle de bruit « complet » proposé par CIVA est utilisé, et un « flou » global est appliqué au détecteur, avec une FTM modélisée pour s’approcher au mieux d’une caractérisation expérimentale de la réponse spatiale du détecteur. Dans le cas des capteurs plans, une fonction arc-tangente et une résolution mesurée de 0.23 mm sont utilisées, et dans le cas des écrans photostimulables, une fonction gaussienne et une résolution spatiale mesurée de 0.285 mm sont appliquées.

L’ensemble des simulations ont été lancées d’une part en mode « calcul analytique », c’est-à-dire en négligeant les interactions rayonnement-matière par application de la loi de Beer-Lambert (BL), en activant le mode « absorption d’énergie » lorsque cela est possible, et d’autre part en mode « Monte-Carlo » (MC) pour prendre en compte les phénomènes de diffusion. Dans ce dernier mode, l’option « mode accéléré » était activée (non-prise en compte des photons rétrodiffusés), et le nombre de photons nécessaires à la simulation était déterminé automatiquement par le logiciel.

Les deux figures suivantes donnent un aperçu des modèles créés dans CIVA, pour une simulation de radiographie de la cale en Dural avec un capteur plan et d’une cale en acier ferritique avec un écran photostimulable.

Vue 3D du modèle CIVA cre pour la cale en Dural avec capteur plan

Vue 3D du modèle CIVA cre pour la cale en acier ferritique avec écran photostimulable