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Dosimétrie des photons de haute énergie

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par Marwa AISSANI et Imene YAHOUNI
Université Abou Bekr Belkaid - Master2 2011
  

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I.6.3.Parcours :

Le parcours est par définition le trajet effectué par une particule cédant toute son énergie cinétique. Le parcours total effectué par une particule d'énergie E est donnée par la relation :

~ E E E (1.8)

Sous la forme différentielle l'équation (1.8) s'écrit sous la forme :

E (1.9)

Ce qui conduit à :

E E (1.10)

I.7. Interactions du rayonnement électromagnétique avec la matière :

Le comportement des rayonnements électromagnétiques dans la matière est fondamentalement différent de celui des particules chargées. En une seule interaction, le Photon peut ~tre complètement absorbé et disparaître. Mais, à l'inverse, il est susceptible de traverser des quantités importantes de matière (par exemple un centimètre d'épaisseur de plomb) sans interagir du tout, ce qui est exclu pour les particules chargées qui, en pénétrant.

Un photon peut interagir avec les électrons atomiques, le noyau ou les champs électromagnétiques présents autour des électrons ou du noyau.

Le transfert de l'énergie de radiation aux électrons de la matière se fait soit par excitation en faisant passer l'électron de l'atome cible à un niveau énergétique supérieur, soit en l'éjectant hors de l'atome par ionisation.

Lors d'une interaction, le photon peut "rebondir" sans perd d'énergie (diffusion élastique), perdre une partie de son énergie (diffusion inélastique), ou perdre toute son énergie (absorption).

L'interaction entre les photons et la matière par laquelle les photons individuels sont enlevé ou défléchis du faisceau primaire de rayons X ou de rayons y peut être classifiée selon :

> Le type de cible : par exemple, les électrons, les atomes ou les noyaux avec lesquels le photon interagit.

> Le type d'événement : par exemple : diffusion, absorption, production de paires, etc. qui se produit [7].

Les interactions qui se produisent avec les électrons atomiques sont :

> L'effet photoélectrique (absorption)

> La diffusion de Rayleigh (diffusion)

> La diffusion de Compton (diffusion)

> La diffusion de Compton à deux photons (Effet multi photonique)

Les principales interactions possibles sont : l'effet photoélectrique, l'effet Compton et création de paires, d'autres effets de moindre importance : l'effet Thomson-Rayleigh et photo nucléaire [12].

I.7.1. Effet photoélectrique :

L'effet photoélectrique est le mode dominant d'interaction pour les photons de basse énergie (0.01 et 0.1 MeV) [2]

C'est un processus par lequel le photon incident, cède toute son énergie à un électron des

couches profondes (couche K ou L), qui est alors éjecté de l'atome : il y a absorption totale du photon et ionisation de l'atome [12].

L'énergie de l'électron Ecinest égale à l'énergie du photon incident, moins l'énergie de liaison de l'électron qui a été éjecté :

kin= h v --We (1.11)

We est l'énergie de liaison d'un électron atomique et hí l'énergie initiale du photon Incident.

Comme les énergies de liaison sont relativement faibles, l'énergie de l'électron secondaire est
Le mode de désexcitation radiatif correspondant à l'émission d'un rayonnement de

Le mode de désexcitation

nom "d'effet Auger"[2].

La probabilité d'interaction par effet photoélectrique est caractérisée par le coefficient d'atténuation massique.

Cette probabilité est grande quand l'énergie du photon incident est supérieure, mais voisine à l'énergie de liaison d'un électron sur sa couche ; la probabilité décroit très vite avec l'énergie.

On peut conclure que l'effet photoélectrique = Absorption complète du photon incident par

l'atome et éjection conséquente d'un électron de l'atome.

C'est-à-dire Quand l'énergie du photon augmente, des électrons des couches plus profondes peuvent être éjectés [4].

Figure1.6. effet photoélectrique

La figure 1.6 représente l'interaction d'un photon par effet photoélectrique et la désexcitation
radiative de l'atome cible avec émission d'un photon de fluorescence ou d'un électron Auger.

La désexcitation non radiative est prépondérante dans le cas d'atomes cibles légers qui subissent principalement des photo-ionisations en couche K et deviennent donc émetteur d'électrons Auger.

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