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Intéraction des rayonnements magnétiques avec la matière      

 

Intéraction des rayons magnétique avec la matière

 

Généralités

Nx = No.e–µx.

µ est le coefficient linéaire d’atténuation (cm-1). Il varie :
-en fonction de l’énergie (hη).
-en fonction du rayonnement.

 

µ dépend de ρ (ro) la masse volumique. Pour l’eau par exemple, ρ est différent suivant que l’eau soit en phase liquide ou gazeuse.
D’où la nécessité d’utilisé : µ / ρ : coefficient massique d’atténuation.
 

Description des effets élémentaires

   • Effet photoélectrique :

     Cela concerne les rayonnements de basse énergie (γ, X, photon U.V.).
      Le photon est consommé totalement lors de l’interaction, et un électron est expulsé (de la couche K voire de la couche L).
      Energie cinétique de l’électron expulsé :

   Eciné(électron) = E(hη) – EL EL : énergie de liaison.

Lors d’une interaction avec un noyau à Z élevé, il y a réarrangement électronique (pour combler le trou) et émission de rayon X (moins possible pour les atomes à Z faible).
 

Probabilité du phénomène :

                                  Z
Elle est fonction de : ( ---- ) ³
                                 hη
 

   • effet Compton :

 -----> Concerne les rayonnements de moyenne énergie.
 -----> Le photon ne disparaît pas mais perd de l’énergie lors de l’interaction.
 -----> On parle de photon diffusé.

Cas limites :

   - collision tangentielle. Le photon frôle l’électron
                Ehη = Ehη’ et θ = 0.

 

   - collision frontale :
Le transfert d’énergie est maximum avec θ = 180° et φ = 0°.

  

   • création de paires :

   -----> Concerne les rayonnements de haute énergie : E >> 1,022 MeV.
    -----> Interaction entre rayonnement électromagnétique et champ coulombien du noyau.

Ce phénomène consiste à la création spontanée de deux particules (e+, e–)  -----> c’est le contraire de l’annihilation.

Devenir des particules :

   -l’électron : c’est un électron secondaire, qui ira se "cogner ailleurs"…

   -le positon subira une annihilation avec un autre électron avec la production de 2 photons γ.


Trois phénomènes :

   - photoélectrique θ.
   - Compton σ.                          Vers le plus énergétique.
   - Création de paires π.

Coefficient d’atténuation global : µ = θ + σ + π. ---> Coefficient massique d’atténuation : µ / ρ :

 µ      θ     σ    π
 --- = --- + --- + ---
 ρ      ρ     ρ     ρ

 
L’effet Compton est beaucoup plus nocif que l’effet photoélectrique d’où une meilleure protection des radiations par le plomb (Z = 82) que par l’eau (Z = 18).