production des rayons x

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PRODUCTION DES RAYONS X
I. GENERALITES.
RX : 10-5 Å < λ < 500 Å ou en énergie 109 eV > ERX > 20 eV
Résulte de l’interaction entre électrons rapides et la matière
Exemple : tube de Coolidge
Ece- (J) = e U avec U en V
Ece- = U (eV) si U en V
Ece- = U (keV) si U en kV
II. DIFFERENTS TYPES DE RAYONS X
A. Rayons X de freinage.
Interaction électron rapide et noyau de l’atome
En keV Ehνν
νν < U (keV) si U en kV
Soit ν < νo ou λ > λo avec hνo = h
o
c
λ
= e.U
Soit avec λo en Å λo = )eV(U
12400 =)keV(U 4,12
-
-

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Répartition spectrale
Spectre continu Influence de la tension U
λλ
λλm = 3/2 λλ λλo U3 > U2 > U1 λλ λλo3 < λλ λλo2 < λλ λλo1
Plus U est élevée, plus les rayons x sont durs et pénétrants.
Le flux total ΦΦ
ΦΦ représente la surface du spectre
ΦΦ
ΦΦ = d
d
o
Φ
λ
λ
∞
∫dλλ
λλ = KIU2Z
I intensité du courant qui traverse le tube en A
K constante1,7.10-9 S.I
U tension accélératrice en V
Φ en W
Z numéro atomique de la cible
Rendement : R = I.U
Φ=
.I.U
Z.U.I.K 2
= K.U.Z : rendement < 1%
B. Rayons X de fluorescence.
Résultent de collisions entre électrons rapides avec les électrons de l’atome
Un électron de l’atome est caractérisé par son énergie de liaison En
Si U > En, possibilité d’ionisation de l’atome avec émission secondaire de photons de fluorescence
Spectre de raies groupées en séries
Si U ( keV) > EK, on observera les raies de la serie K puis celle de la série L, etc…..
Pour le tungstène, on n’observe que les raies des séries K et L

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III. GENERATEURS A RAYONS X.
Tube de Coolidge˚:
Source d’électrons :
Filament chauffé par effet Joule : effet thermoélectronique
Cible
Pour avoir le rendement le plus élevé possible :
Numéro atomique élevé et température de fusion élevée : tungstène ( Z = 74 et TF = 3380°C)
Production de RX de haute énergie :
Générateur électrostatique de van de Graaf : tension accélératrice de 5 MV
Accélérateur linéaire :permet d’obtenir des électrons d’énergie de plusieurs dizaines de MeV
Bêtatron : rayons X de plusieurs centaines de MeV
III. CARACTERISTIQUES DU FAISCEAU.
A. Qualité.
Liée à la tension accélératrice U entre anode et cathode
Représentée par le spectre des rayons X
Cas du tungstène
Si U < 69,6 kV spectre continu
Si 69,6 < U < 400 kV spectre continu + raies Kαα
αα et Kββ ββ
Si U > 400 kV spectre continu seulement
B. Quantité.
Energie transportée par le faisceau est Φ.∆t = KIU2Z .∆∆
∆∆t Pour U donné, liée à I
L’énergie dépend de I et ∆t
C. Direction.
Quand l’énergie des électrons augmente, la direction des photons X se rapproche de celle du faisceau d’électrons.