Les interactions entre matière et rayonnements

Résumé du document

1. GENERALITES
Interaction rayonnements-matière : échange d'énergie entre les rayonnements (corpusculaire ou électromagnétique) et les atomes du milieu.

Il existe :
Les particules non chargées qui vont devoir venir en contact avec les particules avec lesquelles elles vont interagir
- Rayonnement électromagnétique
- Neutrons

Les particules chargées vont interagir par interaction électrostatique
- Légères (électrons)
- Lourdes
(...)

Extraits

[...] De plus, par intégration, on a : N=N0 Couche de demi-atténuation : épaisseur nécessaire pour atténuer la moitié du flux de photons incidents. On considère le nombre de photons présent pour une épaisseur x est le nombre de photons initial divisé par 2. On a donc : CAD = exprimé en m-1. µ dépend de l'état du matériau (solide, liquide ou gaz), on utilise donc 2 autres grandeurs : le coefficient massique d'atténuation et la masse surfacique de la matière : µx (en kg.m-2 ou en g.cm-2). [...]

[...] Prépondérant pour des matériaux avec un Z élevé et des énergies faibles. Matérialisation On transforme le photon incident en un position et un électron. Il faut que le photon est une énergie supérieure à 2 fois celle des particules formées soit hν=1,022MeV. Ce genre de réaction est extrêmement rare dans les applications médicales car les photons mis en jeu ont de hautes énergies. Réaction photonucléaire Lorsque le photon arrive sur l'atome va être absorbé par le noyau, il est excité et pour retrouver son état stable il réémet un neutron et donne naissance à un noyau qui pourra être lui-même radioactif. [...]

[...] Interaction photons-matière 2. types d'interactions : Diffusion - Diffusion de Thomson-Rayleigh ou diffusion simple - Diffusion Compton Absorption - Interaction hν-électron : effet photoélectrique - Interaction hv-noyau : matérialisation ou réaction photonucléaire Diffusion de Thomson-Rayleigh : Lorsque le photon arrive sur le matériau, il est absorbé par l'atome qui devient excité (transition électronique), l'électron excité va revenir à son état fondamental et réémettre le photon hν de même énergie dans une direction aléatoire. Ce type de réaction est à faible énergie (photons inférieur à 45kev sinon négligeable devant les autres interactions). [...]

[...] Le pouvoir d'arrêt du milieu : dissipation d'énergie par unité de temps est corrélé à la charge du noyau à la masse de la particule incidente m et à la charge de la particule z. Si on veut relier TELfreinage et TELion : TELfreinage ( ) x TELion Nature de la particule incidente Les particules légères (surtout électrons): Principale interaction par ionisation pour des E 100 MeV. La longueur de pénétration : distance maximale parcourue dans la direction du flux incident. [...]

[...] Le noyau est dans un état excité et se désexcite en émettant un rayonnement gamma. Capture non radiative : Il y a capture du neutron par le noyau et stabilisation de celui ci par émission β ou fission. C'est le processus utilisé dans la production de radioéléments émetteurs β NATURE DE L'INTERACTION Interaction avec le nuage électronique Les paramètres qui influent sur l'interaction sont - la nature de la cible - la nature de la particule incidente. Pour caractériser un milieu, on utilise le pouvoir d'arrêt du milieu : perte d'énergie de la particule par unité de longueur. [...]