Interaction rayonnements/matière

2011-2012 Tutorat UE3-B – Physique-Biophysique – Fiche Interaction rayonnements/matière 1 / 2
FACULTE
De
PHARMACIE
Emission α
Emission β-
Emission β+
Capture électronique
150A
Energie disponible :
Nucléaire :
)()()( 4
2
4
2
2HeYX
c
Ed A
Z
A
Z 
Atomique :
)()()( 4
2
4
2
2HeMYMXM
c
Ed A
Z
A
Z 
Répartition de l’énergie disponible en
énergies cinétiques:
 EEEd
HeY
Y
mm m
EdEc 
HeY
He
Ymm m
EdEc 
N(%)
Eα
 Irradiation superficielle
Noyaux en excès de neutron.
Energie disponible :
Nucléaire :
 e
A
Z
A
ZmYX
c
Ed )()( 1
2
Atomique :
)()( 1
2YMXM
c
Ed A
Z
A
Z
Répartition :
EcEcEd  
L’Ed se répartit de manière aléatoire entre
l’antineutrino et l’électron.
N(%)
Emax(MeV) Ed Emoyenne
 Thérapie métabolique :
-métastases osseuses (antalgiques)
-traitement des cancers de la thyroïde
-Hyperthyroïdie
-Datation 14C
Noyaux en excès de proton.
Compétition avec capture électronique.
Energie disponible :
Nucléaire :
 e
A
Z
A
ZmYX
c
Ed )()( 1
2
Atomique :
e
A
Z
A
ZmYMXM
c
Ed 2)()( 1
2 
Si et seulement si :
22
1.202,1.)()( cmMeVcYMXM e
A
Z
A
Z 
Radioactivité β++capture électronique.
Répartition :
EcEcEd  
L’Ed se répartit de manière aléatoire entre le
neutrino et le positon.
N(%)
0 Ed Emoyenne
Quand le positon a épuisé son Ecse
dématérialise avec un e- :
 2 photons de 511KeV émis à 180°
Tomographie par Emission de Positons.
Diagnostics des tumeurs.
Ex : Etude du métabolisme du glucose dans le
cancer
Noyaux en excès de proton. Compétition
avec β+.
Energie disponible :
Nucléaire :
2
1
2)()( c
E
YmX
c
Ed i
k
A
Z
e
A
Z 
Atomique :
2
1
2)()( c
E
YMXM
c
Ed i
K
A
Z
A
Z 
Si et seulement si :
MeVcYMXM A
Z
A
Z02,1.)()( 2 1 
Capture électronique uniquement.
Après capture électronique  Atome instable
Emission de photons de fluorescence.
Effet Auger.
N(%)
0 E
 Caractérise l’atome subissant la capture
électronique.
 Dosages hormonaux en radio-immunologie
(Désintégration de l’iode 125I).
RAIE
UNIQUE
D’énergie
Spectre
Continu
D’énergie
Spectre de raie
Photons
Spectre
Continu
D’énergie
Fiche UE3-Interactions Rayonnements/Matière
Préparée par l’ATM²

2011-2012 Tutorat UE3-B – Physique-Biophysique – Fiche Interaction rayonnements/matière 2 / 2
Emission 
Effet Auger
Loi de désintégration
Interaction Rayonnements/Matière
 XX*
A la suite d’une
désintégration -
photons  émis ont un spectre de raies
caractéristique du noyau.
Energie disponible :
Pour le
photon :
)()( *
2XMXM
c
Ed A
Z
A
Z
.hE 
Scintigraphie :
-Thallium : scintigraphie cardiaque
-Tc : inflammation
-Krypton : ventilation bronchique
Un photon est émis par le réagencement
électronique et va ioniser un électron plus
périphérique du nuage électronique.
Loi de décroissance
radioactive
dt
N
dN
dt
eNtN .
0.)(
λ : probabilité de désintégration du noyau (tps-1)
Temps de demi-vie :
2/1
2
)(
)2ln( 0
2/1
Tt
N
tNT 
Activité Radioactive
dt
eNtNtA .
0..)(.)(
En Becquerel : désintégration.s-1
Loi de probabilité d’atténuation
dx
N
dN
dx
eNxN .
0.)(
μ : coefficient linéique d’atténuation (m-1).
La couche de demi-atténuation :
CDA
x
N
xNCDA
2
)(
)2ln( 0
 Effet Photoélectrique :
Le photon est absorbé et son énergie entièrement utilisée pour ioniser un électron.
Prédominant pour Eν<50keV
Probabilité d’atténuation par effet
photoélectrique :
3
3
.. E
Z
k
PE
Contraste en Radiographie.
 Effet Compton (Diffusion Inélastique):
un Photon cède partiellement son énergie à un électron
qui est de ce fait ionisé.
Prédominant pour Eν>50keV
Flou en radiographie.
 Création de Paires :
Photon  e-+e+ émis à 180°
E  > 1,022 MeV
 Thomson-Rayleigh (Diffusion Elastique) :
Changement de trajectoire du photon sans perte d’énergie.
Flou en radiographie.
Rayonnement de Freinage
Un électron, possédant une énergie cinétique
du fait de sa vitesse, est freiné ou s’arrête lors
de son passage à proximité d’un noyau.
Il en résulte l’émission d’un photon X
d’énergie inférieure ou égale à celle de l’électron
incident.
N(%)
E
Interaction avec particules
Conversion Interne
 Lourdes (He et protons) :Trajet
Rectiligne.
Forte probabilité d‘interaction avec la
matière donc vite atténuée.
 Légères (e-, e+) :Trajet « Brisé »
Plus faible probabilité d’interaction avec la
matière.
Portée :
2)(
)( MeVE cmL
 Neutrons : Trajet Rectiligne
- rapides (E >1MeV): très ionisants
- thermiques/lents (E <1MeV) : utilisés
en médecine pour produire β+.
C’est une variante de l’émission  :
Le réarrangement au sein du noyau
provoque l’émission d’un photon  qui
va ioniser un électron.
N(%)
E
Spectre Continu
Avec raies
caractéristiques de
l’atome freinant.