Production rayons X Flashcards
applications rayons X
appli de diagnostic: radiographie, radioscopie, tomodensitométrie
appli thérapeutiques: radiothérapie (traitement lésions cancéreuses)
rayonnements électromagnétiques
association E et B sinusoïdaux, de même période, perpendiculaire entre eux en tout point
énergie transportée
E = hv
fréquence/ énergie croissante
ondes radioélectriques < micro-ondes < IR < visible < UV < rayons X et γ
ondes radioélectriques
fréquence très basse sans danger pour santé: contiennent peu d’énergie et ne sont pas ionisantes: utilisation en IRM
rayons X et γ: rayonnement électromagnétique
rayonnements ionisants de moyenne et haute énergie
→ oxydation et hydrolyse tissus
→ lésions db ADN difficiles à réparer voire destruction ADN: destructions cellulaire avec risque de mutagenèse et cancérogenèse
distinction rayons X et γ
rien ne distingue deux rayons hormis leur mode de production/ origine:
- rayons γ: noyau → désintégration nucléaire (radioactivité)
- rayons X: périphérie noyau → origine artificielle
production des d’e-
par effet thermoélectrique: chauffage d’un filament par application d’une intensité I
apport d’une E équivalente à l’E de liaison des e-
+ I est importante + le nmbre d’e- libérés est important et + le nmbre de photons émis augmente
accélération des e-
e- accélérés dans le vide par application d’une ddp U entre la cathode (le filament) et l’anode (cible matérielle)
acquièrent une énergie cinétique qui est convertie en photons X lorsque l’électron percute la cible matérielle
énergie cinétique acquise par les e-
Ec = q.U
U: ddp en V
1eV
l’énergie cinétique acquise par un e- soumis à une ddp de 1V
= 1,6.10-19 J
rayonnement de freinage: Bremsstrahlung
attraction de l’e- accéléré par les charges positives du noyau
l’e- est dévié est freiné à proximité du noyau
l’e- perd de l’énergie cinétique E1 < E0
la ≠ d’E (ou E perdue pendant freinage) est dissipée par émission de photons hv = E0 - E1
augmentation de l’énergie hv du photon émis lors d’un rayonnement de freinage
- avec le numéro atomique des atomes de la cible
- avec l’énergie cinétique des e-
- avec la proximité de l’électron avec le noyau
spectre énergétique lors du rayonnement de freinage
spectre continu
spectre réel est ≠ du spectre théorique du fait d’une auto-absorption des photons de faibles énergie par la cible
energie maximum émise E0 lors du rayonnement de freinage
E0 = U (tension accélératrice)
perte complète de l’énergie cinétique (arrêt de l’e-) → toute l’énergie cinétique est convertie en photons
rayonnement de freinage:
faisceau de rayons X perpendiculaire au faisceau d’e-
when photons X produits sont de faible E cad ddp U est faible
distance entre e- et noyau élevée
numéro atomique Z du noyau faible
rayonnement de freinage:
faisceau de rayons X perpendiculaire au faisceau d’e-
when photons X produits sont de forte E
cad ddp U élevée
distance entre e- et noyau faible
numéro atomique Z du noyau élevée
rayonnement caractéristique des atomes de la cible: rayonnement de fluorescence
intéractions entre des e- et la périphérie du noyau
un e- incident d’énergie cinétique E0 arrive en contact d’un e- de la cible dont l’énergie de ln est EL
rayonnement de fluorescence:
2 types d’intéractions → état instable
excitation de l’e- de la cible: E0 < EL
ionisation: E0 > EL
expulsion de l’électron de la cible
réarrangement électronique
émission de photons de fluorescence
rayonnement de fluorescence: retour à l’état initial
par émission de photons peu énergétiques: photons de fluorescence
spectre de fluorescence
spectre non continu
émission de rayons X à des énergies particulières caractéristiques des noyaux de la cible
spectre de fluorescence:
énergie de photons caractéristique de la nature chimiques de la cible (Z)
énergie des photons de fluo correspond à la ≠ des énergies de ln des couches elec
hv = ∆E
pour chaque couche elec n l’énergie de l’orbitale En # Z^2/ n^2
spectre énergétique global
superposition du spectre de freinage réel et du spectre de fluorescence
nombre maximum de photons Nmax
Nmax = F.Z.E0.K
F: nmbr d’e- émis/s par la cathode lors de son chauffage
E0 = U (tension accélératrice)
tube de coolidge = tube à rayons X
dans le vide, dans une enceinte plombée
appareil chauffant le filament = cathode: émission électrons par effet thermoélectrique
ddp (courant) accélère électrons vers cible
anode = cible faite d’atomes à Z élevé: Tungstène 74W
filtre elimine les photons à faible E non utilisés pour imagerie radio et pouvant avoir effets néfastes sur patient
diaphragme limite la zone irradiée
caractéristiques faisceau tube de coolidge
limite sup de l’E des photons keV = tension du tu tube kV
énergie moyenne du faisceau keV = 1/3 tension du tube (kV)
faisceau divergent: la décroissance de l’intensité est # à la distance au carré
tube coolidge: augmentation température du filament
augmentation intensité faisceau
augmentation nmbr d’e- émis et donc de la quantité de photons X
pas de modif de E0 et de l’énergie moyenne du faisceau
tube coolidge: augmentation tension du filament
augmentation Emax des photons générés
augmentation Emoyenne faisceau
augmentation intensité faisceau
rayons durs
rayons très pénétrants et obtenus w/ tensions élevées 100-300kV
radiographie des structures tres absorbantes: des os (scanner)
rayons mous
rayons peu pénétrants et obtenus avec des tensions faibles 25-30kV
radiographie des structures peu absorbantes: tissus mous: mammographie
meilleur contraste
utilisation des rayons X en radiothérapie
en complément d’une chimio
photonthérapie
alternative: électronthérapie
accélérateurs pour rayons X très énergétiques
accélérateurs linéaires: accélération par étapes, application de ddp successifs
bêtatrons: accélération circulaire dans un champ magnétique B
