Chapitre 2

Question 1

Comment résume-t-on les interactions entre particules chargées et la matière?

Answer 1

Modèle CSDA: Approximation de ralentissement et de perte d’énergie continus. On observe un grand nombre de collisions inélastiques et un mouvement hératique.

Question 2

Quelles sont les types d’interaction entre particules chargées et la matière?

Answer 2

• Interaction élastique (b &laquo_space;ra)
• Interaction inélastique radiative (b &laquo_space;ra)
• Collision inélastique molle (b&raquo_space; ra)
• Collision inélastique dure (b ~ ra)

Question 3

Qu’est-ce que b?

Answer 3

Le paramètre d’impact (e^2/(16 pi epsilon_0) zZ/E)^2

Question 4

Qu’est-ce qu’une collision inélastique molle?

Answer 4

La particule chargée interagit avec l’atome dans son entier, entraînant généralement l’éjection d’un électron de valence.

Question 5

Qu’est-ce qu’une collision inélastique dure?

Answer 5

La particule chargée interagit avec un électron atomique, engendrant son éjection. Est suivi de fluorescence. L’électron éjecté est appelé radiation delta.

Question 6

Par convention, quel électron est considéré radiation delta?

Answer 6

L’électron de moindre énergie entre celui éjecté et la particule libre

Question 7

Qu’est-ce que l’effet Cherenkov?

Answer 7

Émission radiative diffuse reliée à la formation de dipôles asymétriques dans la matière. Survient uniquement à des vitesses relativistes car la particule libe à l’origine de l’effet doit être à une plus grande vitesse que la vitesse de la lumière permise dans le milieu diélectrique.

Angle de la radiation de Cherenkov: cos Theta = 1/(beta n)
Énergie seuil: E_seuil = m0 c^2 [1/sqrt(1 - 1/n^2) - 1]

Question 8

Quelle collision inélastique transmet plus d’énergie au milieu entre la molle et la dure?

Answer 8

Collision inélastique dure (seulement 50% pour la molle). Les collisions dures sont toutefois beaucoup moins probables.

Question 9

En quoi consiste les interactions dans le champ atomique externe (interaction élastique et inélastique radiative)?

Answer 9

Interaction coulombienne entre la particule libre et le noyau atomique. L’interaction inélastique engendre bremsstrahlung selon une section efficace proportionnelle à (Z/m)^2.

Question 10

Quelle interaction est la principale explication du parcour hératique des particules chargées légères dans la matière?

Answer 10

Les interaction élastique, qui ne font que dévier la particule libre.

Question 11

Quels sont les trois modèles de diffusion élastique?

Answer 11

1. Diffusion élastique simple (lorsque l’épaisseur t < MFP) - Utilise le formalisme de Rutheford
2. Diffusion élastique multiple si t permet plus de 20 collisions - Utilise formalisme de Molière
3. Diffusion élastique plurielle (si t est un peu plus grand que MFP)

Question 12

Dans quel cas est-il justifier d’employer le formalisme de Rutherford pour diffusion élastique simple à large épaisseur?

Answer 12

C’est une bonne approximation de la diffusion élastique des particules lourdes.

Question 13

Quelles corrections sont nécessaires pour la diffusion élastique simple de Rutherford pour les électrons?

Answer 13

1. Correction de Born (considère les effets relativistes et les effets écrans à petit angle)
2. Formalisme de Mott (Effets de spin et de recul de l’atome)
3. Formalisme de Möller (Correction relativiste supplémentaire)

*En général, Mott est utilisé.

Question 14

Quels formalismes de diffusion élastique multiple sont utilisés? Dans quel contexte?

Answer 14

1. Formalisme de Williams - première approximation de Born et distribution gaussienne des angles de diffusion. Ne permet que de considérer les petits angles de diffusion.
2. Formalisme de Molière - Ajoute des considérations de mécanique quantique et emploie la théorie des perturbations pour considérer une diffusion probabilistique à très grand angle
3. Goudsmith-Saunderson: Fournie une solution exacte par polynôme de Legendre, mais très coûteux en calcul. Molière est généralement priorisé.

Question 15

Quelles sont les principales approximations du formalismes de Bethe pour la diffusion inélastique simple?

Answer 15

1. Néglige la vitesse des électrons atomiques
2. Première approximation de Born
3. Néglige les effets relativistes
4. Néglige l’effet du signe de charge de la particule incidente
5. Considère une interaction avec un atome unique

Question 16

Quelles sont les principales corrections du nombre d’arrêt ajouté au formalismede Bethe pour la diffusion inélastique simple?

Answer 16

Correction Barkas: Effets de signe de charge
Correction de Bloch: Ajuste pour l’approximation de Born
Corrections relativistes
Correction de couche: Effet vitesse des électrons atomiques (affecte les couches internes en premier, vu la plus grande vitesse des électrons dans celles-ci)
Correction d’effet de densité: Effets reliés à l’interaction avec plusieurs atomes simultanément

Question 17

Où sont le plus effectives les différentes corrections du formalisme de Bethe de la diffusion inélastique simple?

Answer 17

À basse énergie, excepté les effets relativistes et la correction d’effet de densité qui sont effectives à haute énergie.

Question 18

Qu’est-ce qui explique le pic de Bragg?

Answer 18

La perte d’énergie des particules est inversement proportionnelle à leur énergie. Ainsi, les particules perdent de plus en plus d’énergie en traversant le milieu jusqu’à ne plus avoir suffisament d’énergie pour le dépôt d’énergie; entraînant une chute brusque de celui-ci.

Question 19

Quelles sont les principales dépendances du pouvoir d’arrêt électronique?

Answer 19

1. Augmente proportionnellement à Z
2. Augmente proportionnellement à z^2
3. Diminue proportionnellement à beta^2
4. Relativement indépendant à la masse (surtout à haute énergie)

Question 20

Quelle est la proportion attendue entre le pouvoir d’arrêt électronique et le pouvoir d’arrêt radiatif?

Answer 20

(E Z)/(700 +- 100 MeV)

Où +100 MeV pour le plomb et -100 MeV pour le carbone

Question 21

Qu’est-ce que la règle d’additivité de Bragg? À quoi s’applique-t-elle?

Answer 21

Pour les mélanges, on peut sommer certaines valeurs respectives des différents éléments pondérés par leur fraction de masse. Fonctionne pour le pouvoir d’arrêt, l’énergie d’excitation moyenne, Z et A.

Question 22

Quelle est la différence entre la portée CSDA et la portée moyenne vers l’avant?

Answer 22

La portée moyenne vers l’avant considère la distance parcourue moyenne attendue en ligne droite, alors que la portée CSDA considère la portée moyenne totale attendue. Surtout distinctes pour les particules légères qui sont grandement déviées.

Question 23

Dans quel cas peut-il être pertinent de considérer le pouvoir d’arrêt nucléaire? Quel effet a-t-il sur le dépôt d’énergie?

Answer 23

Pour les particules lourdes. Celui-ci engendre un dépôt d’énergie supplémentaire après le pic de Bragg (relié aux nucléons éjectés suite à ces interactions).