FC3 : Intéractions Des Rayonnements

Question 1

Définir le rayonnement

Answer 1

C’est un mode de transport d’énergie et de quantité de mouvement sans support matériel

Question 2

Que se passe-t-il lors de l’interaction entre le rayonnement et la matière

Answer 2

Échange d’énergie entre le rayonnement et les atomes du milieu

Question 3

Comment les rayonnements X et gamma sont ionisés

Answer 3

Ils sont indirectement ionisants (cette ionisation est produite par les particules chargées secondaires (électrons)

Question 4

Conséquences des ionisations des rayonnements

Answer 4

• effets permettant la détection (avec des compteurs et des dosimètres
• effets biologiques sur les milieux vivants

Question 5

Comment varie la faisceau mono-énergitique de photon en traversant un milieu matériel + donner la formule du taux d’atténuation

Answer 5

• 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

Question 6

Définir le coefficient linéaire d’atténuation

Answer 6

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)

Question 7

Facteurs influençant sur u

Answer 7

• photons incidents : énergie (ou longueur d’onde)
• nature du matériau (numéro atomique + masse volumique)

Question 8

Formule coefficient d’atténuation massique

Answer 8

Um = u/p
P : épaisseur exprimé en g/cm2

Question 9

Définir la couche de demi atténuation

Answer 9

Épaisseur que doit avoir i-un écran (atténuateur) pour laisser passer que la moitié des photons incidents

Question 10

Expression de CDA

Answer 10

CDA = ln(2) / u

Question 11

Peut on arrêter de l’évacuation d’un faisceau de photons

Answer 11

Non car Φt = Φo / 2^n

Question 12

Phénomènes responsables de l’atténuation des rayons x et gamma (en imagerie méédicale, transfert d’énergie au milieu biologique, diffusion)

Answer 12

• 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

Question 13

Caractéristiques de la diffusion élastique + différence entre Thomson et rayleigh

Answer 13

• 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)

Question 14

Particules mis en jeu dans la diffusion élastique

Answer 14

Photons x ou gamma avec des électrons

Question 15

Origine de la diffusion inélastique

Answer 15

Choc entre photon incident et électron de la matière traversée

Question 16

Caractéristiques de l’électron comptons

Answer 16

• énergie cinétique (énergie perdue)
  —> perte de l’énergie sous forme d’ionisation ou excitation)

Question 17

Grandeurs mises en jeu lors de l’interaction par effet compton

Answer 17

• Conservation d’énergie
• conservation de la quantité de mouvement
• déplacement compton

Question 18

E’ est plus grand que E

Answer 18

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

Question 19

Quels sont les 2 cas limites d’intéraction de la diffusion type Compton + dans quelles conditions

Answer 19

• 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

Question 20

Qui a fait l’effet phoélectrique, qd et qd est ce qu’il a reçu le prix Nobel

Answer 20

Par Einstein en 1905
Prix Nobel en 1921

Question 21

Domaine de prédominance de l’atténuation par effet compton

Answer 21

Entre 30 et 50 keV

Question 22

Formule de Ec si l’électron appartient à la couche K ou L (effet photoélectrique)

Answer 22

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

Question 23

Le coeff d’atténuation de compton augmente ou diminue en fonction de l’énergie

Answer 23

Décroît car sigma/p = 1/E

Question 24

Que peut il se passer lors de l’ionisation de l’effet photoélectrique

Answer 24

Émissions secondaires qui conduit à un réarrangement du cortège électronique

Question 25

À quoi est du le réarrangement du cortège électronique

Answer 25

Par le surplus d’énergie de l’atome excité

Question 26

Quels sont les effets pour éliminer le surplus d’énergie

Answer 26

• émission de rayonnement à fluorescence
• émission d’électrons Auger monoénergitiques

Question 27

Qd est ce qu’on a une diffusion élastique ou inélastique

Answer 27

Élastique : qd l’énergie du photon est inférieure à 45 KeV
Inélastique : qd l’énergie est supérieure à 45 KeV

Question 28

De quoi dépend le coefficient d’atténuation photoélectrique

Answer 28

• Dépend du numéro atomique (plus il est élevé, plus l’énergie sera élevée)
• dépend de l’énergie du photon incident

Question 29

Nom de la loi pour le coeff d’atténuation par effet photoélectrique

Answer 29

Loi de Bragg et pierce

Question 30

Domaine de prédominance du coeff d’atténuation par photoélectrique

Answer 30

• photons de faible énergie (10 à 50 KeV)
• matériaux lourds

Question 31

Comment varie la probabilité d’atténuation de l’effet photoélectrique

Answer 31

Variation brutale
—> 1 pic pour K
—> 3 pics pour L

Question 32

Principes de conservation de la création de paires d’électrons

Answer 32

• conservation de la charge, de l’énergie et de la quantité de mouvement

Question 33

Bilan énergétique de la création de paires d’électrons

Answer 33

Ec = (E - 2mc^2) / 2

Question 34

Quand est ce qu’a lieu l’effet de dématérialisation pour la création de paires d’électrons

Answer 34

Seuil de 1,022 MeV

Question 35

Phénomènes secondaires de la création de paires d’électrons

Answer 35

• 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)

Question 36

En quoi consiste les réaction photonucléaires

Answer 36

Absorption d’un photon par un noyau atomique de la matière —> obtention d’un noyau excité

Question 37

Coefficient d’atténuation formule finale

Answer 37

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

Question 38

Que se passe-t-il qd :
Énergie faible, moyenne ou forte

Answer 38

Faible : effet photoélectrique
Moyen : effet compton
Fort : création de paires d’électrons

Question 39

Citer les processus primaires, leurs photons secondaires et leurs électrons secondaires

Answer 39

• effet photoélectrique —> RX de fluorescence —> Photoélectrons ou Électrons Auger
• effet compton —> photons diffusés —> électrons de recul
• création de paires —> photons d’annihilation —> électrons créés

Question 40

Domaines d’application pour le rayonnement gamma

Answer 40

Biologie :
- dosages (sang, hormones …)
Médecine nucléaire :
- techniques d’imageries fonctionnelle ou moléculaire
- types de caméras d’imagerie fonctionnelle (TEMP ou TEP)

Question 41

Application des rayons X pour le domaine de la santé

Answer 41

• méthode analytique : diffraction RX ou spectrométrie de fluorescence
• radiothérapie externe
• imagerie RX