Intéraction des rayons ionisants avec la matière
Principal intérêt
---> évaluer les effets biologiques des rayonnements ionisants avec
la matière :
•En radiologie
(diagnostic).
•En radiothérapie
(thérapie).
I) Interaction des particules
chargées (e–, p, α++) :
I. a) Avec un électron de l’atome cible (très fréquent) :
 |
W = work
function. ΔQ : énergie cinétique cédée par la particule chargée incidente. EL : énergie de liaison. -si ΔQ > W : ionisation (production d’un électron secondaire). -si ΔQ < W : excitation (désexcitation par rayonnements X). |
Dans les cas de l’ionisation :
- eau : 32 eV ---> effets
biologiques (parce qu’il y a quand même un peu dans notre
organisme).
- air : 34 eV --->
détecteur de gaz.
On doit maintenant introduire le concept du TLE (Transfert
Linéique d’Energie) :
Il s’exprime en keV/µm. il s’agit de la quantité d’énergie transférée au milieu par unité de longueur du parcours de la particule incidente.
I. b) Avec le noyau de l’atome cible :
---> réaction nucléaire (choc frontal) : c’est une réaction super
rare !
---> trajectoire infléchie :
la particule chargée perd de l’énergie cinétique sous forme de
photon en se déviant de sa trajectoire et ralentie.
Rayonnement de freinage : Bremstrahlung (spectre continu)
La différence existant entre les deux spectres
(théoriques et réel) tient au fait que les photons de faible
énergie sensée être plus nombreux, sont en fait capté par le
noyau avant d’avoir pu s’échapper, ils existent donc mais
disparaissent pratiquement avant d’apparaître. Plus l’énergie
des photons augmente plus le nombre de "rescapé" augmente. Et
finalement les deux spectres se rejoignent lorsque la quasi
totalité des photons parvient à s’échapper.
Au sujet du spectre continu, il se différencie nettement du
spectre en raie (vu dans les cours de physique nucléaire) qui
caractérise la désexcitation du noyau.
Spectre de l’émission des rayonnements X
:
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Le spectre est continu ET en raie. Le spectre continu est spécifique des "photons de freinage" alors que le spectre en raie indique des sauts d’énergie qui sont les transitions électroniques (changement de couche des électrons). |
Production de rayonnement X :
 |
On accélère des électrons avec une haute tension comprise entre 10000 et 400000 volts. C’est cela qui détermine l’énergie cinétique produite qui donnera cette énergie aux rayons X. sachant que Erx ≤ Eciné, on peut calculer la longueur d’onde minimale λ. |
hv
hv
Eciné ≥ ----- ---> λ ≥
---------
λ
Eciné
TLE des différentes particules chargées
a) Electron (pareil pour le positon sauf la durée de vie) :
---> Dans l’eau : E = 1MeV
TLE = 0,25 keV/µm.
E
Trajet = ------ = 4000µm.
TLE
---> Dans l’air : le trajet est de quelques mètres.
b) Protons, particules α++ :
---> Dans l’eau : TLE = 150 keV/µm trajet de quelques nanomètres seulement.
Intérêts des neutrons
- particule non chargée.
- indirectement ionisante.
2 cas :
• En élevée : interaction avec le noyau (diffusion) ---> neutron rapide.
• En faible : capture radiative (il est bouffé par le noyau) ---> neutron thermique.
AZX + 10n ® A+1ZX + γ
En : énergie neutronique
REPRODUCTION COMPLETE OU PARTIELLE INTERDITE