Radioactivité et utilisation thérapeutique des RI

Radioactivité et utilisation thérapeutique des RI
La patière comporte 3 etas : solide
Liquide
Et gazeux au niveau microscopique la taille de l’atome est de l’odre de l’enshtrone et
de l’ordre de 10^-15 m. On peut classer les évènement par affinité chimique c’est la
classification périodique de Mendeleïev , il a 118 éléments chimique dans 90 sont
des éléments naturels(81 element stables et 9 éléments radioactifs) et 28 éléments
artificiel. L’element X par un nombre de masse appelé A(protons +neutrons) en a
gauche de l’élément et un numéro atomique Z qui est égal au nombre de protons ou
d’électrons car l’atome est électriquement neutre. Les isotopes sont des élément
chimique qui ont le même élément atomique ( même A ). Il existe 2900 isotopes qui
peuvent radioactifs ou stables. Comment peut on représenter l’atome ? IL existe
plusieurs modèle plus ou moins complexe pour représenter l’atome pour simplifier ,
ou pourrait dire que la configuration électronique d’un atome est celle d’un modèle en
couche , modèle qui est représenté par des e qui gravitent autour d’un noyau. Les
électrons vont se positionner sur des couches différentes selon des règles précises.
Il existe plusieur états du cortège électrique, un état fondamentale (état stable du
cortège) , c’est un état dans le quel sa configuration est tel que l’énergie totale est
minimal , cad que l’énergie de liaison est maximal. Quand l’énergie de liaison est
maximal , l’énergie de l’atome est minimale
Il existe des etats exciter , le cortège peut être perturbé
Ionisation : electron ejecté hors du cortège.
Lacune morsque l’electron a été ejecté
La désexcitation est un retour a l’état stable  réarrangement du cortège
électronique qui vise a combler le comblement de la lacune. Ce comblement se fait
avec des règles entre les couches précises. Ce réarrangement va provoquer,
générer l’émission d’un photon X ou plus rarement l’émission d’un électron Auger
Le rayonnement X émis est une onde électromagnétique qui provient du cortège
électronique et non du noyau. Au cours de la désexcitation du cortège électronique on ne
change que l’état du cortège de l’atome par contre la nature du noyau ne change pas
Processus qui ne concernent que le cortège électronique on ne parle pas de
désintégration mais de désorganisation du complexe électronique
Le Noyau :
Le noyau présente aussi des états excités par contre la dexectitation du noyau
contrairement au cortège électronique va aboutir a l’emission de photon γ. Particules du
noyau : nucléons (protons+ neutrons ) . Z protons et N neutrons. Le noyau est chargé
positivement . Au sain du noyau il existe 4 type d’interaction , dont 2 sont
prépondérantes, une force qui est electromagnetique repulsive entre les e et un force
cohésive forte entre les nucleons . La force cohésive est sup a la force electromagnetique
repulsive. La masse du noyau est inferieur que la masse des ses consistuants, cad la
masse des protons .
Mnoau<Z.mp+mN
Mnoyau=Z.mP+N.mN-Δm
Mnoyau.C^2=(Z.mp+N.mN-Δm).c^2
Mnoyau.c^2=(Z.mp+N.mN).c^2-B
B=(Z.mp+N.mN-Mnoyau
Si le noyau est naturellement radioactif :
1. Il se désintègre : changement de sa nature
2. Et se désexcite
 Emission de photon γ
 Conversion interne : transfert de l’énergie disponible vers le cortège
électronique.
Ces deux processus entre en compétition.
Le rayonnement γ a une énergie comprise entre 100 keV et 10 MeV . Alors que les
photons X on une énergie entre 100 et 120 KeV.
Désexcitation lié a un transfert d’énergie de l’électron sur le cortège. L’électron étant
éjecté, émission de photon X ou d’électrons Auger
Noyaux X qui par désintégration va donner un noyaux radioactif fils Y qui va être dans
un état excité qui va entrainer un réarrangement du cortège électronique.
Cortège
Règles de transition électroniques
Photon X
Compétition : Electrons Auger
Noyau
Transition nucléaires
Photon γ
Electrons de conversion interne
La radioactivité : c’est un processus nucléaire (sur figure on représente les 2900
éléments). Sur la vallée de la stabilité sont situé les noyaux stables ( non radioactif), les
noyaux radioactifs sont situés.
 exces de neutrons et cela subissent un desintegration β-)
 exces de proton une desintégration β+)
 exces de nucleons α
Lorsque les noyaux on un exces de neutrons le noyau va faire en sorte de perdre ces
neutrons , et transformer ces neutrons en protons grace a un phénomèn de
desintegration β-.
En cas d’exc ès de proton , les protons vont se transformer en neutron .grace a un
désintégration β+
Dans les cas les Z changent mais le A ne change pas.( transformation isobarique)
Pour les radiactif qui on exces de nucleons transformation par partition , A change 5
transformation nonisobarique)
Transformation isobarique : Excès de neutrons
La radioactivité : remède au excès , retour a la stabilité des noyau implique un
transformation du noyau avec emission de particule et de rayonnement. La radioactivité
est un processus n
ucléaire , spontané quand l’élément est radioactif on spontané. C’est phénomène exo
énergétique.
Loi de décroissance radioactif
N(t)=No.exp(-λt)
dN/dt=-λN
période T=ln2/λ
Activité= A(t)= dN/dt=λ.Nà.exp(-λt)
Unités : 1bq= 1 desintegartion par seconde. ( 1CI=3,7 .1O ^10 des/s)
Désintégration de β- :
Concerne les noyau qui ont un excès de neutron.
nproton+β-+u(anti neutrino)
XAZ YAz+1+ eo-1 +U
. consrvation de l’énergie
.avant la desintegrintion , Eav=m(A,Z).c^2
.Après la désintégration
Y( Eap=(m’(A,Z+1)+me+mv).c^2)+(ECm’+Ecβ+Ecγ)+(Eγ)
 energie cinétique

Energie disponible
m(A,Z).c2=(m’(A,Z+1)+mé).c2+ Edispo
(M(A,Z)-Z.mé)c2=(M’(A,Z+1)-(Z+1) mé+ mé)c2+ Edisponible
L’énergie de la réaction est égale à la masse de l’atome moins la masse de l’atome fils
multiplié par c2
cas ou Eγ=0 (14C)
Edispo=Ecβ+Ecν=Qβ-=0,156 MeV
Si Ecν=0 alors Ecβ=Etotale=0,156MeV
Si Ecν= /=0 alors Ecβ=0,156- Ecν Spectre β- continu
Désintégration suivie d’une désexcitation
Cas ou E =/= 0 (26Al  26Si*) Eγ= 1,782MeV
Edispo= Ecβ+Ecν+Eγ= Qβ-=4,647MeV
Si Ecν=0 alors Ecβ=Etot-Eγ=2,865 MeV= Emax
Si Ecν =/=0 alors Ecβ=Emax- EcνSpectre β- continu + Pic γ
Energie de β- correspond à un spectre, cette énergie est variable.
Schéma
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