Interactions rayonnements-matière

Flashcards de vocabulaire couvrant les concepts fondamentaux, types de particules, mécanismes d'interaction et principes de radioprotection énoncés dans le cours sur les interactions rayonnements-matière.

Interaction entre les rayonnements et la matière

Tout phénomène qui se produit lorsqu'un rayonnement traverse un milieu quel qu'il soit.

Interaction élastique

Type d'interaction avec la matière qui conserve l'énergie cinétique totale.

Interaction inélastique

Type d'interaction avec la matière qui ne conserve pas l'énergie cinétique totale, la perte d'énergie se faisant par déformation ou par échange de chaleur.

Transfert d'Énergie Linéique (TEL)

Perte d'énergie d'un rayonnement par unité de longueur lorsqu'il traverse un milieu.

Particule $\alpha$

Noyau d'hélium d'origine nucléaire (atomes lourds, $Z > 82$), de très forte énergie (de l'ordre de plusieurs $\text{MeV}$, spectre de raies), relativement lourde, portant 2 charges positives, avec une trajectoire rectiligne et directement ionisante.

Particule $\beta^-$

Électron issu d'un noyau présentant un excès de neutrons, de forte énergie à spectre continu, relativement légère, portant 1 charge négative, avec une trajectoire brisée et directement ionisante.

Particule $\beta^+$

Positon issu d'un noyau présentant un excès de protons, de forte énergie à spectre continu, relativement légère, portant 1 charge positive, avec une trajectoire brisée et directement ionisante.

Photons $\gamma$ et $X$

Ondes électromagnétiques sans masse ($M = 0\,\text{uma}$) ni charge, à action indirectement ionisante, d'origine nucléaire pour $\gamma$ et électronique pour $X$, d'énergie $E = h\nu$.

Ionisation de la matière

Phénomène survenant lorsque l'énergie du rayonnement ionisant est supérieure à l'énergie de liaison de l'électron ($E_{\text{liaison}}$), provoquant l'arrachement de l'électron à la matière.

Excitation de la matière

Phénomène survenant lorsque l'énergie du rayonnement ionisant est inférieure à l'énergie de liaison de l'électron ($E_{\text{liaison}}$), faisant passer l'électron sur une orbitale d'énergie supérieure.

Effet photoélectrique

Interaction inélastique entre un photon $\gamma$ ou $X$ et un électron atomique fortement lié (électron interne), au cours de laquelle le photon incident disparaît et cède toute son énergie à l'électron.

Photoélectron

Électron arraché à la matière lors d'une interaction par effet photoélectrique.

Réarrangement du cortège électronique

Processus consécutif à l'ionisation par effet photoélectrique comblant la lacune électronique et conduisant à l'émission soit d'un rayonnement $X$ de fluorescence, soit d'électrons Auger.

Effet Compton

Interaction inélastique entre un photon $\gamma$ ou $X$ et un électron atomique faiblement lié (électron périphérique), au cours de laquelle le photon est dévié (photon diffusé Compton) et cède une partie de son énergie.

Choc tangentiel (Effet Compton)

Choc Compton se produisant avec un angle proche de $0^\circ$, où l'interaction est minimale, l'énergie concédée à l'électron tend vers 0 et la déviation du photon est minimale.

Choc frontal (Effet Compton)

Choc Compton se produisant avec un angle de $180^\circ$, où l'interaction et l'énergie cédée à l'électron sont maximales, le photon étant rétrodiffusé dans la même direction mais en sens opposé.

Création de paires (matérialisation)

Interaction inélastique d'un photon $\gamma$ ou $X$ avec le champ coulombien du noyau, nécessitant une énergie supérieure à $1{,}022\,\text{MeV}$, créant une paire électron-positon suivie d'une réaction d'annihilation.

Prédominance de l'effet Compton en médecine nucléaire

Prédominance observée dans les tissus biologiques pour les rayonnements $\gamma$ de médecine nucléaire dont l'énergie est comprise entre $0{,}1\,\text{MeV}$ et $1\,\text{MeV}$.

Loi d'atténuation d'un faisceau de photons

Relation $I = I_0 e^{-\mu x}$ exprimant l'intensité $I$ d'un faisceau après la traversée d'un écran d'épaisseur $x$, où $I_0$ est l'intensité initiale et $\mu$ est le coefficient linéaire d'atténuation.

Coefficient linéaire d'atténuation ($\mu$)

Paramètre exprimé en $m^{-1}$ ou $cm^{-1}$ (inverse de l'épaisseur $x$) qui dépend de la nature de l'écran et de l'énergie des photons irrradiant la cible.

Couche de demi-atténuation (CDA)

Épaisseur d'écran d'un matériau permettant de diminuer l'intensité d'un faisceau de photons par un facteur 2, définie par $\text{CDA} = \frac{\ln(2)}{\mu}$.

Écrans de radioprotection

Moyens matériels utilisés pour arrêter ou atténuer les rayonnements : feuille de papier pour $\alpha$, aluminium ou plexiglas pour $\beta^-$, quelques centimètres de plomb ou de tungstène pour $\gamma$ et $\beta^+$, et association de plomb et plexiglas (ou forte épaisseur de plomb) pour les émissions mixtes $\gamma$ et $\beta$.