Prsentation PowerPoint

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Rayonnements électromagnétiques (X, g) A-
Atténuation   1- Atténuation dans le
vide  Divergence dans lespace dun faisceau de
photons émis par une source ponctuelle     Loi
géométrique  I I0/ d2   I0 intensité
du faisceau à une distance unité prise comme
référence I intensité du faisceau à une
distance  d  de la source
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2- Atténuation dans la matière  Atténuation dun
faisceau étroit de photons par interactions -
phénomène aléatoire -  disparition progressive du
nombre de photons -  secondaires aux interactions
élémentaires entre les photons et les électrons
(et plus rarement entre les photons et les
noyaux)     - Soit le photon traverse la
matière sans interagire - Soit il est totalement
absorbé par la matière - Soit il cède une partie
de son énergie et ressort avec une direction
différente et une énergie plus faible diffusion
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Applications directes de latténuation des rayons
X dans la matière Radiographies Scanner
X
gt Renseignements anatomiques
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B- Coefficients datténuations 1- Coefficient
datténuation linéaire N0 nombre total de
photons mono-énergétiques arrivant sur lécran X
épaisseur décran en cm  
N (x) N0 e -mx
Décroissance Radioactive activité dune source
au temps t A(t) A0 e-lt l constante
radioactive
m coefficient datténuation linéaire, unité
cm-1   il dépend  - de la nature du
milieu - de la nature (énergie) des photons   m
probabilité dinteraction par unité de
longueur   Libre parcours moyen R R 1/m, en cm
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2- Coefficient massique datténuation En fait, m
dépend de la nature et de létat physique du
matériau gt définition dun coefficient massique
datténuation prenant en compte ce
paramètre    m/?, en cm2/g   m coefficient
linéaire d'atténuation ? masse volumique du
matériau traversé   On a alors   
N (x) N0 e (m/?) ?x
  où ?x a une dimension de masse surfacique
(g/cm2)  
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Cas d'un matériau complexe ou d'un faisceau
poly-énergétique -       matériau constitué dun
mélange de corps simples (Z1, Z2,, Zn) présents
en proportions définies par des fractions
massiques a1,a2,,an, le coefficient
datténuation massique de ce matériau
est    m/? ? ai(m/?)i   où (m/?)i représente
le coefficient datténuation massique dun
élément simple   - faisceau poly-énergétique
E1,E2,,En de proportions connues associés à des
coefficients linéaires datténuation m1,m2,mn
connus, on a alors   N (x) ? Ni,0 e-mix
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C- Couche de demi atténuation ou
CDA Définition  la CDA est lépaisseur que doit
avoir un écran pour que le nombre de photons
transmis soit divisé par 2   N(CDA) N0 e -mCDA
½ N0   gt e -mCDA ½ gt -mCDA ln ½ gt
CDA (ln2)/m  
Décroissance radioactive Période T dun
radioélément durée pour laquelle A(T) A0/2
T (ln2)/l A(t) A0 e-(ln2).t/T
Valeurs de m, CDA, R et r pour
certains matériaux
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D- Interactions élémentaires   Les interactions
se produisent le plus souvent entre les photons
et les électrons  -        le photon transmet
toute son énergie à un électron et disparaît
effet photo-électrique -        le photon
incident transmet une partie de son énergie à un
électron et donne naissance à un photon diffusé
(énergie inférieure, direction différente)
diffusion Campton gtlélectron perd son énergie
dans le milieu par ionisations et
excitations   -        le photon est dévié, sans
perdre dénergie, par un électron diffusion de
Thomson-Rayleigh   Les interactions se produisent
plus rarement entre les photons et les
noyaux  -        création de paire -       
réaction photo nucléaire   Effet photo-électrique
et diffusion Campton les 2 interactions
élémentaires les plus importantes dans le domaine
médical
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1- Effet photo-électrique    Interaction
photon/électron   Le photon incident cède toute
son énergie à un électron du milieu qui est
expulsé et disparaît   Leffet
photo-électrique nest possible que si lénergie
du photon incident (hn) est supérieure à
lénergie de liaison  El  de lélectron   Lélec
tron est éjecté avec une énergie cinétique Ec Ec
hn - El, puis perd toute son énergie dans le
milieu par ionisations et excitations
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Distribution angulaire des photoélectrons  -     
   les photo-électrons sont émis dans toutes les
directions de lespaces -        avec une
direction préférentielle qui dépend de hn,
(proche de 0 pour hn élevée)
e-
hn ?
- - - - - - - gt
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• Probabilité dinteraction par effet
  photo-électrique
•  
• coefficient datténuation linéique par effet
  photo-électrique
• /? coefficient datténuation massique par effet
  photo-électrique
•  
• t/? k. Z3/E3 (loi de Bragg et Pierce)
•  
• ou encore  t/? k. Z3l3
• où k et k sont des constantes indépendantes du
  matériau et l la longueur donde (E hnhc/l)
•  
• gt leffet photo-électrique augmente si Z
  augmente (éléments lourds) et si lénergie du
  photon diminue

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En réalité, les variations de t/? en fonction de
lénergie montre des discontinuités  probabilité
importante deffet photo-électrique quand
lénergie du photon est juste au dessus de
lénergie de liaison dun électron    
Variations de t/? en fonction de E,
dans leau et le plomb  
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Réarrangement du cortège électronique secondaire
à leffet photo-électrique  -        Création
dune place vacante -        Comblement par un
électron périphérique ou extérieur dénergie de
liaison Elc   gt 1) émission dune énergie E
El- Elc  o    diffusée, photon de
fluorescence o    transmise à un électron
périphérique dénergie de liaison lt (El Elc),
qui est expulsé Effet Auger o    compétition
entre les deux effets (fluorescence et Auger),
      noyaux lourds  fluorescence
dominante       noyaux légers (milieux
biologiques)  Auger dominant   gt 2) nouvelle
création de vacance électronique, nouveau
réarrangement électronique  
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Effet photo-électrique et réarrangement du
cortège électronique
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2- Diffusion Campton (effet Campton)    
Interaction photon/électron   Le photon cède une
partie de son énergie à un électron qui est
éjecté, et ressort du milieu avec une énergie
inférieure et une direction différente.