Interactions des particules chargées avec la matière Flashcards
Que vaut la force du champ électrique sur une charge e ?
En quoi consiste l’excitation dans le modèle de Bohr ?
Avec E0 en tant qu’une particule matérielle ou non avec de l’énergie
En quoi consiste la désexcitation dans le modèle de Bohr ?
En un retour à l’état fondamental avec photon de fluorescence
Que se passe-t-il si l’énergie apportée par la particule est excédente à celle de la couche ?
Il y a ionisation et éjection de l’électron d’une énergie Te
Quels sont les cas de désexcitation du cortège électronique après création d’une vacance du cortège ?
Comment les rayonnements (particules ou REM) interagissent avec les atomes du milieu traversé ?
En transférant de l’énergie
Quelles sont les deux catégories de rayonnements ionisants ?
De quoi dépend le transfert d’énergie de rayonnements directement ionisants ?
Quelle est la différence entre les particules lourdes et légères lors de la traversée d’un milieu ?
- les particules lourdes vont principalement interagir avec des électrons et gardent une trajectoire rectiligne tout en perdant peu à peu de l’énergie
- les particules légères sont beaucoup plus chaotiques
Que vaut le ralentissemet des particules S pour une particule lourde et une particule légère ?
rad : radiatif concernant toutes les trajectoires des électrons qui passent dans le champ Coulombien du noyau = déviation et ralentissement
Quelles sont les caractéristiques de l’interaction d’une particule chargée lourde (α, p) avec la matière ?
Interaction de nature coulombienne
Qu’induit alors le passage d’une particule lourde dans un milieu ?
Des interactions avec des électrons conduisant à leur excitation voire à leur ionisation ou encore formation d’un électron delta (qui aura assez d’énergie pour lui même ioniser sa zone)
Pour une interaction entre particule lourde chargée et électron, quelle est la valeur qualitative de l’énergie transférée à l’électron et donner un exemple avec des valeurs
L’énergie transférée à l’électron est très faible, par exemple pour une particule α de 1 MeV, on a ΔEmax ~ 0,54 keV
Qu’est-ce que le ralentissement ?
C’est un phénomène de nature statistique où un grand nombre d’interactions à très faible E a lieu entre la particue incidente Ze et les électrons sensibles au champ Coulombien conduisant à l’arrêt de la particule
A quoi peut donc être assimilé le ralentissement ?
Il est assimilable à un phénomène continu
Que crée le passage de la particule chargée lourde ?
Que vaut le transfert élémentaire d’énergie de l’interaction d’une particule chargée lourde ?
Avec b la distance entre le lieu d’interaction et la trajectoire et z le nombre de charges
Que vaut le ralentissement S ?
Qu’est-ce que le transfert linéique d’énergie (TLE) ?
C’est l’énergie transférée par unité de longueur
Que vaut TLE dans le cas des particules lourdes ?
Quel est le cas des particules légères en terme de TLE ?
Srad n’est pas absorbée localement donc pas de TLE j’imagine
En quoi consiste finalement l’ionisation ?
En la création d’une parie d’ions
Que vaut l’énergie moyenne de formation d’une paire d’ions avec quelles conditions ?
Dans l’air, pour une ionisation, combien d’excitation se produit-t-il ?
Il se produit m = 2 à 3 excitations
Que vaut l’énergie moyenne de formation d’une paire d’ions dans l’air ?
avec Ei : énergie ionisation et Ee : énergie d’excitation
Que vaut l’énergie moyenne de formation d’une paire d’ions dans l’eau ?
Que caractérise la densité linéique d’ionisation (DLI) ?
Elle caractérise le nombre de paires d ’ions créées par unité de longueur de trajectoire
Que vaut DLI et quelle est sa dimension ?
Que vaut l’épaisseur R ou la longueur du parcours d’une particule chargée lourde arrêtant à tout coup la particule ?
Qu’est-ce que la courbe de Bragg ?
C’est l’évolution de la densité d’ionsiation le long du parcours de la particule lourde
Donner les différentes ordres de grandeur du parcours des particules alphas dans l’air ou dans l’eau selon l’énergie initale (4; 6 et 8 MeV)
Que vaut TEL dans l’eau ?
Quelles sont les caractéristiques du parcours des particules alphas ?
Quelles sont les caractéristiques des interactions des particules chargées légères avec la matière et de son parcours ?
Peut provoquer de l’excitation voire ionisation
Décrivez l’interaction électron-noyau
L’électron va dévier se rapprochant temporairement du noyau en étant ralenti suite à la perte d’énergie absorbée par le noyau à cause de la force d’interaction F entre les deux particules résultant en l’émission d’un rayonnement de freinage
Dans le cas des électrons, que vaut le ralentissement linéique S ? (des valeurs clés mais pas numériques)
Que vaut le rapport de S radiatif et S collision pour les rayons X ?
Que vaut le ralentissement linéique S dans l’eau ?
Que vaut L la longueur de trajectoire dans le cas d’une particule légère ? et comparez sa valeur par rapport à R
Que vaut R en moyenne en fonction du transfert énergétique ?
Que vaut le TLE des particules β- dans l’eau ?
Que provoque l’annihilation entre une particule β+ et un électron ?
Quelle est la particularité de l’émission de ces particules de rayonnement ?
Elles sont de même direction mais de sens opposées
Quels sont les différents rayonnements électromagnétiques médicaux ?
Quelles particules pouvons-nous mettre en mouvement ?
Quels sont les mécanismes d’interaction entre photons et matière ?
Quels sont les mécanismes d’interaction entre particules et matière ?
Expliquez le principe de la radiothérapie interne par une source radioactive (RA) d’électrons
Administrer un médicament radiopharmaceutique (RPM) ciblant un organe, une tumeur, une voie métabolique, avec un émetteur particulaire RA (beta-, plus rarement beta + ou alpha) déposant de l’énergie le long des trajectoires dans un volume cible entourant la source RA
Que vaut l’énergie déposée par unité de masse cible ?
Que vont alors permettre les ionsiations de ces rayonnements ?
Quel est le devenir du RPM (radiopharmaceutique) injecté dans un système biologique (patient) ?
Que vaut la probabilité globale ou effective de disparition du radiopharmaceutique ? (lambda effectif, l’inverse du transfert d’énergie effectif)
Que vaut la cinétique d’un RPM dans un système biologique (A(t) l’activité) ?
Quelles sont les caractéristiques de l’iode 131 ?
Utilisée en imagerie
Quelle est l’allure de la courbe de l’activité de l’iode 131 en fonction du temps dans le système biologique ?
Comment pouvons-nous modéliser la fixation de l’iode dans le temps ?
Que vaut l’énergie déposée à t dans le volume cible (M) ?
avec Nd le nombre de désintégraion
Que vaut la dose absorbée et sa dérivée (débit de dose) à un instant t ?
Que vaut l’activité radioactive nécessaire pour une certaine dose absorbée ou pour un certain volume irradier ?
Expliquez un exemple d’application d’une interaction particule matière
Un tube à rayon X : les électrons sont dans un tube à vide et sont attirés à une anode positive qui tourne très vite dans le but de répartir la chaleur due aux interactions entre la catode et les électrons
Que vaut l’énergie maximale d’un électron ? (deux formules)
Quelles sont les différentes possibilités d’interaction dans le tube à rayons X ?
- les interactions électron-électron
- les interactions noyau et électron
Décrivez l’origine des rayons X à travers l’interaction électron-électron
L’électron va exciter voire ioniser une particule d’un cortège électronique et les rayons X seront alors produits par fluorescence
Décrivez l’origine des rayons X à travers l’interaction électron-noyau
Par rayonnement de freinage dû en rapport avec la force d’interaction
Quelle est l’allure du spectre de rayonnement de freinage des interactions électron-noyau ?
On observe un déficit entre le théorique et ce qui est enregistré car les particules de basses énergies sont rapidement réabsorbées ne pouvant alors être détectées
dR/dE : le nombre de photons par unité de temps émis par le tube à rayons X pour toutes les valeurs d’énergies possibles émises
Avec un spectre de raies avec la fluorescence et un continu avec le freinage
Quelle équation pouvons-nous obtenir grâce aux formules de l’énergie d’un photon (rayon X) ?
par exemple avec 80 kV on aura un photon X max de 80 keV
Que pouvons-nous détecter à partir d’un certain champ E à travers un détecteur de gaz ?
Expliquez le fonctionnement d’un détecteur à gaz de rayons ionisants ?
Ce détecteur est composé d’un cylindre dont la paroi extérieure représente la cathode - et le fil central qui représente l’anode +, l’un collectant des électrons et l’autre des atomes ionisés positifs suite à des interactions avec des rayons ionisants avec le gaz dans le cylindre
Quels sont les 3 régimes de fonctionnement du détecteur à gaz ?
Que permet la chambre d’ionisation ?
La chambre d’ionisation (de différentiel de potentiel 60 à 300 V) est la collecte primaire totale des charges permettant de mesurer le nombre d’impulsions par seconde, d’estimer le nombre de désintégration par seconde
Que donnent les compteurs proportionnels ?
Ils donnent l’énergie transférée au détecteur, en montant la tension aux bornes de notre détecteur, utilisé en spectrométrie et dans un scanner et aussi le nombre et l’énergie de chaque photon détecté
Que permet le compteur Geige-Müller ?
L’amplification du signal, on perd les informations d’énergie, de nombre mais on pourra détecter des très faibles quantités d’ionisations
