Dosimétrie des photons de haute énergie

I.3.1.2. Rayonnement de freinage :

Plus rarement, les électrons incidents peuvent interagir avec les noyaux des atomes de la substance traversée. Ils subissent l'influence du champ coulombien du noyau : ils sont alors dévies et cèdent une partie de leur énergie au noyau.

Cela se manifeste par un ralentissement ou freinage. L'énergie perdue est émise sous la form de rayonnements X, dits de << freinage >>.

Dans la littérature, on emploie aussi le terme de << bremsstrahlung >> (<< rayonnement de freinage >>, en allemand).

Ce phénomène n'est important que dans le cas d'électrons de forte énergie (supérieure a 1 MeV) traversant une matière constituée d'atomes lourds (numéro atomique Z élevé) [3].

Figure1.4 : Phénomène de freinage.

I.4. Interaction des particules chargées lourds avec la matière :

Les particules lourdes chargées (protons, deutons, particulesa), ayant l'énergie de l'ordre de
quelques MeV, sont émises par des réactions nucléaires, désintégrations radioactives

spontanées ou réactions provoquées par bombardement de noyau avec des particules accélérées, ou accélérées artificiellement avec des cyclotrons (énergies de plusieurs dizaines de MeV).

Une particule lourde chargée qui traverse la matière perdre de l'énergie principalement par l'ionisation et l'excitation des atomes.

Une particule lourde chargée peut transférer seulement une petite fraction de son énergie lors d'une collision électronique simple. Sa déflection lors de la collision est négligeable.

Toutes les particules lourdes voyagent essentiellement selon une trajectoire directe dans la matière [7].

Les particules chargées lourdes (m>>me), telles que les particules á les protons ou les noyaux
d'atomes ionisés, interagissent principalement par les forces coulombiennes entre leur propre
charge positive et la charge négative des électrons orbitaux des atomes du matériau absorbeur.

L'interaction directe de ces particules avec les noyaux (diffusion de Rutherford) est possible, mais beaucoup plus rare et donc en pratique négligeable pour modéliser leur ralentissement.

La valeur très élevée du pouvoir d'arr~t à des conséquences importantes : le parcours des particules lourdes est, a l'énergie égale, beaucoup plus petit que celui des électrons et le TEL au long de la trajectoire est très élevée ce qui confère a ces particules une efficacité biologique élevée [9] [10].

I.5. Interaction des neutrons avec la matière :

Le neutron est une particule non chargée de masse voisine de celle du proton. Il est instable lorsqu'il n'est pas lié, avec une demi-vie de 12 minutes. Les neutrons sont généralement classés en fonction de leur énergie.

Cette classification est résumée dans le tableau suivant :

Neutron	Energie cinétique
thermique	inferieure a 0,4 eV
intermédiaire	comprise entre 0,4 eV et 200 keV
rapide	comprise entre 200 keV et 10 MeV
relativiste	supérieure à 10 MeV

Tableau 1.1 : classification des neutrons

Les neutrons n'interagissent qu'avec les noyaux des atomes du matériau traverse En raison de leur charge nulle, Ces interactions se divisent en deux catégories : celles qui entraînent la disparition du neutron, que l'on nomme absorptions et celles qui ne contribuent qu'à diminuer l'énergie du neutron que l'on nomme diffusions.

Les neutrons rapides perdent leur énergie cinétique au cours de chocs avec les noyaux atomiques, transférant une partie de son énergie au noyau heurte. Le transfère d'énergie est faible lorsque le noyau cible à une masse élevée et cette interaction entraine seulement la diffusion du neutron.

Lorsque la masse du noyau est égale à celle du neutron on a un choc frontal et pour arrester les neutrons on utilise des milieux riches en hydrogène (paraffine). Les neutrons thermiques, ayant leur énergie cinétique réduit à une valeur très faible, correspondant à l'énergie cinétique de l'agitation thermique, sont absorbés dans le milieu par capture nucléaire et il en résulte la production d'un isotope souvent radioactif.

Les applications principales des neutrons sont la production des radioéléments et l'analyse par activation, mais la présence de neutrons au voisinage des piles atomiques des accélérateurs soulève des problèmes de protection.