FC3 : Intéractions Des Rayonnements Flashcards
Définir le rayonnement
C’est un mode de transport d’énergie et de quantité de mouvement sans support matériel
Que se passe-t-il lors de l’interaction entre le rayonnement et la matière
Échange d’énergie entre le rayonnement et les atomes du milieu
Comment les rayonnements X et gamma sont ionisés
Ils sont indirectement ionisants (cette ionisation est produite par les particules chargées secondaires (électrons)
Conséquences des ionisations des rayonnements
- effets permettant la détection (avec des compteurs et des dosimètres
- effets biologiques sur les milieux vivants
Comment varie la faisceau mono-énergitique de photon en traversant un milieu matériel + donner la formule du taux d’atténuation
- un faisceau mono-énergitique va s’atténuer en traversant un milieu matériel
— formule du taux d’atténuation : Qt = Qo.e^-ux
Q = flux d’énergie
X = épaisseur du matériau traversé
U = coefficient linéaire d’atténuation
Définir le coefficient linéaire d’atténuation
Fraction de photons qui intéragit par unité de longueur de milieu atténuateur (cm-1)
μ = σ.n
Avec σ = surface cible à atteindre pour provoquer une intéraction (cm2)
N = nombre d’unités qui intéragisssent pas unité de volume (cm-3)
Facteurs influençant sur u
- photons incidents : énergie (ou longueur d’onde)
- nature du matériau (numéro atomique + masse volumique)
Formule coefficient d’atténuation massique
Um = u/p
P : épaisseur exprimé en g/cm2
Définir la couche de demi atténuation
Épaisseur que doit avoir i-un écran (atténuateur) pour laisser passer que la moitié des photons incidents
Expression de CDA
CDA = ln(2) / u
Peut on arrêter de l’évacuation d’un faisceau de photons
Non car Φt = Φo / 2^n
Phénomènes responsables de l’atténuation des rayons x et gamma (en imagerie méédicale, transfert d’énergie au milieu biologique, diffusion)
- imagerie médicale : flou induit par les phénomènes de diffusion + absorption des rayons par les tissus déterminante par le contraste en radiologie
- transfert d’énergie au milieu biologique : seulement pour les phénomènes d’absorption complète ou partielle
- diffusion : diffusion élastique —> sans perte d’énergie // diffusion inélastique —> photon diffusé partiellement absorbé
Caractéristiques de la diffusion élastique + différence entre Thomson et rayleigh
- Diffusion sans perte d’énergie + modification de la direction de propagation
- diffusion thomson (électrons libres ou faiblements liés) alors que diffusion rayleigh (électrons fortement liés)
Particules mis en jeu dans la diffusion élastique
Photons x ou gamma avec des électrons
Origine de la diffusion inélastique
Choc entre photon incident et électron de la matière traversée
Caractéristiques de l’électron comptons
- énergie cinétique (énergie perdue)
—> perte de l’énergie sous forme d’ionisation ou excitation)
Grandeurs mises en jeu lors de l’interaction par effet compton
- Conservation d’énergie
- conservation de la quantité de mouvement
- déplacement compton
E’ est plus grand que E
Faux, E’ est inférieur car E =E’ + Ec
—> E est l’énergie incidente, E’ est l’énergie du choc diffusé et Ec est l’énergie cinétique
Quels sont les 2 cas limites d’intéraction de la diffusion type Compton + dans quelles conditions
- choc tangentiel : quand phi = 90° et 0 = 0° —> photon non dévié et pas de perte d’énergie (Ec = 0)
- choc frontal : quand phi = 0° et 0 = 180° —> photon diffusé à la même direction Ec est maximale et E’ minimale
Qui a fait l’effet phoélectrique, qd et qd est ce qu’il a reçu le prix Nobel
Par Einstein en 1905
Prix Nobel en 1921
Domaine de prédominance de l’atténuation par effet compton
Entre 30 et 50 keV
Formule de Ec si l’électron appartient à la couche K ou L (effet photoélectrique)
Si il appartient à la couche K : Ec = E - Eik = 1/2 x mv^2
Si il appartient à la couche L : Ec = E - Eil = 1/2 x mv^2
Le coeff d’atténuation de compton augmente ou diminue en fonction de l’énergie
Décroît car sigma/p = 1/E
Que peut il se passer lors de l’ionisation de l’effet photoélectrique
Émissions secondaires qui conduit à un réarrangement du cortège électronique
À quoi est du le réarrangement du cortège électronique
Par le surplus d’énergie de l’atome excité
Quels sont les effets pour éliminer le surplus d’énergie
- émission de rayonnement à fluorescence
- émission d’électrons Auger monoénergitiques
Qd est ce qu’on a une diffusion élastique ou inélastique
Élastique : qd l’énergie du photon est inférieure à 45 KeV
Inélastique : qd l’énergie est supérieure à 45 KeV
De quoi dépend le coefficient d’atténuation photoélectrique
- Dépend du numéro atomique (plus il est élevé, plus l’énergie sera élevée)
- dépend de l’énergie du photon incident
Nom de la loi pour le coeff d’atténuation par effet photoélectrique
Loi de Bragg et pierce
Domaine de prédominance du coeff d’atténuation par photoélectrique
- photons de faible énergie (10 à 50 KeV)
- matériaux lourds
Comment varie la probabilité d’atténuation de l’effet photoélectrique
Variation brutale
—> 1 pic pour K
—> 3 pics pour L
Principes de conservation de la création de paires d’électrons
- conservation de la charge, de l’énergie et de la quantité de mouvement
Bilan énergétique de la création de paires d’électrons
Ec = (E - 2mc^2) / 2
Quand est ce qu’a lieu l’effet de dématérialisation pour la création de paires d’électrons
Seuil de 1,022 MeV
Phénomènes secondaires de la création de paires d’électrons
- perte d’énergie cinétique du positon et de l’électron (par chocs, cette énergie sera absorbée par le milieu)
- émissions de photons (phénomène d’annihilation du positon)
En quoi consiste les réaction photonucléaires
Absorption d’un photon par un noyau atomique de la matière —> obtention d’un noyau excité
Coefficient d’atténuation formule finale
µ/p = τ/p + σ/p + π/p
Les coeff d’atténuation de l’effet photoélectrique, de l’effet compton et de la création de paires d’électrons
Que se passe-t-il qd :
Énergie faible, moyenne ou forte
Faible : effet photoélectrique
Moyen : effet compton
Fort : création de paires d’électrons
Citer les processus primaires, leurs photons secondaires et leurs électrons secondaires
- effet compton —> RX de fluorescence —> Photoélectrons ou Électrons Auger
- effet photoélectrique—> photons diffusés —> électrons de recul
- création de paires —> photons d’annihilation —> électrons créés
Domaines d’application pour le rayonnement gamma
Biologie :
- dosages (sang, hormones …)
Médecine nucléaire :
- techniques d’imageries fonctionnelle ou moléculaire
- types de caméras d’imagerie fonctionnelle (TEMP ou TEP)
Application des rayons X pour le domaine de la santé
- méthode analytique : diffraction RX ou spectrométrie de fluorescence
- radiothérapie externe
- imagerie RX
