Interactions des rayons ionisants sur la matière

Résumé du document

Les interactions constituent le fondement des mesures de radiation. Tous les détecteurs reposent sur ces interactions : l'interaction des particules chargées et l'interaction des rayonnements magnétiques (non-chargés). Les électrons sont des particules chargées. En effet, un électron arrive dans la matière avec une certaine énergie cinétique (Ec), lorsqu'il est arrêté dans la matière, il va y transmettre son énergie. Si l'énergie de l'électron incident est supérieure à l'énergie de liaison (w), il y aura ionisation électron secondaire. Si l'énergie est à peu près égale à w, l'électron va changer de couche et être excité. Il va se désexciter (par émission thermique ou émission photonique).

Rayon X : on accélère des électrons à haute énergie dans une cible (en les freinant avec la cible). Les changements de couche électronique des électrons
ont des énergies bien précises (réarrangement électronique). La tension entre l'anode et la cathode
est comprise entre 100 000 et 400 000V. Dans l'eau, des électrons de 1 MeV ont un transfert d'énergie linéique de 0,25 keV par unité de masse. (u.m.)
Dans l'air, le trajet des électrons est de quelques mètres. Pour des positrons, le trajet est souvent identique, mais de toute façon peu importe car sa durée de vie est limitée par l'annihilation quasi immédiate. Avec de plus grosses particules, on arrive à un rayonnement de 150 MeV. Les neutrons sont des particules non-chargées et indirectement ionisantes. Elles sont très pénétrantes.

Extraits

[...] l'interaction des rayonnements magnétiques. (non-chargés) Les particules chargées : -l'électron : un électron arrive dans la matière avec une certaine énergie cinétique lorsqu'il est arrêté dans la matière, il va y transmettre son énergie. Electron vs électron. Si l'énergie de l'électron incident est supérieure à l'énergie de liaison il y aura ionisation électron e - secondaire Q = Si l'énergie est à peu près égale à l'électron va changer de couche et être excité. Il va se désexciter. (par émission thermique ou émission photonique) e - Pour ioniser une molécule d'eau : 32 eV. [...]

[...] : montre qu'on peut rendre un noyau radioactif en changeant sa 41 19K + 21H (deuton) 42 19K + 11p ( 1 1H). Pour provoquer la réaction nucléaire, les particules vont devoir franchir la barrière coulombienne. (pour que deux particules chargées positivement se percutent) 59 27Co + 6027Co 7N + 7N( 13 6C + 11p. Autre écriture : 5927K(n, ) 6027Co. Phénomène de diffusion : -diffusion élastique pas de changement. -diffusion inélastique : échange d'énergie : composition, mais échange d'énergie 7N(p 136C. 7N. [...]

[...] Les neutrons sont des particules non-chargées et indirectement ionisantes. Elles sont très pénétrantes. Les rayonnements électromagnétiques ionisants : Rayons X et x : = N0 x. : coefficient linéique d'atténuation Faisceau transmis Faisceau transmis : absorption N0 N0/2 Diffusion Trois destinées d'un photon. CDA Couche de Demi-Atténuation x CDA et sont fonctions de la nature du milieu et de l'énergie des photons. = coefficient massique d'atténuation. Considérons un photon de 1 MeV. plomb = 11,3 g.cm-3. e = 0,07 cm . [...]

[...] Création de paires : hv > 1,02 MeV Réaction photonucléaire : + 0,511 MeV 0,511 MeV Pour des photons dont l'énergie est supérieure à 8 MeV, on peut produire une réaction entre ce photon et un noyau qui entraîne une modification du noyau. = = phénomène photoélectrique. (sigma) = effet Compton. = création de paires. = + + + + Z E (MeV) Interaction : 14 7N + 8O + 1 1p X x Y y Peut s'écrire : y)Y. Bilan énergétique de la réaction : X+x Y + y. [...]