Interactions rayonnements ionisants matière

Chapitre 2: Interactions
élémentaires entre les
rayonnements ionisants et la
matière

D’une manière générale, on peut définir un rayonnement ou radiation
comme un mode de propagation de l’énergie dans l’espace, sous forme
d’ondes électromagnétiques ou de particules. Les rayonnements ne peuvent
être détectés et caractérisés que grâce à leurs interactions avec la matière
dans laquelle ils se propagent. Ils peuvent céder au milieu qu’ils traversent,
la totalité ou une partie de leur énergie au cours de ces interactions.
Un rayonnement est dit ionisant quand il est susceptible d’arracher des
électrons à la matière.
Introduction :

Une définition plus exhaustive est donnée : « un rayonnement ionisant est
un transport d’énergie sous la forme des particules ou d’ondes
électromagnétiques d’une longueur d’ondes Inférieure ou égale à 100
nanomètres, soit d’une fréquence supérieure ou égale à  hertz,
pouvant produire des ions directement ou indirectement.».
L’équivalent en énergie correspond à 12,4 eV. Parmi ces rayonnements, on
distingue ceux qui sont directement ionisants, particules chargées, de ceux
qui sont dits indirectement ionisants car n'étant pas chargés.

Généralités
Ces interactions dépendent du type des particules
(chargées ou non chargées), de leur masse mais aussi de
leur énergie. A chaque interaction, la particule cède tout
ou partie de son énergie à la matière, jusqu’à son arrêt
définitif. Le type de la matière joue également un rôle
important dans ces interactions (son numéro atomique Z,
sa densité de noyaux et surtout sa densité électronique).
Notons qu’en biologie, la matière considérée est l’eau,
composant majoritaire des tissus.

Généralités
En tant que particule chargée, les phénomènes d’interaction des électrons
avec la matière présentent beaucoup d’analogie avec le cas des particules
chargés lourdes ; les électrons de forte énergie (électrons primaires) pénétrant
dans un matériau subissant un freinage continu par collision successives avec
les électrons du milieu traversé, l’énergie perdue étant absorbée dans le
matériau. Comme avec les particules chargées lourdes, les électrons et les
positons finissent par s’arrêter au bout d’une trajectoire de longueur
déterminée. Là encore, le pouvoir d’arrêt collisionnel est modélisé par la
formule de Bethe.