Interaction photons

• Les interactions photons-photons sont décrites par les mécanismes Compton, Pe, Paire RT et LAS.
• La tuteuse mineure est Céline QIN et la tuteuse mineure est Oviyah THEVARAJAH.
• Effet photoélectrique : QCM 1
• Totalement transféré : QCM 4
• 0° : QCM 6
• Effet photo-nucléaire : QCM 2
• Quasi nulle : QCM 5
• Choc tangentiel : QCM 7
• Numéro atomique Z faible et éléments périphériques Z élevé : QCM 3
• Le plan du cours comprend la description des mécanismes, la diffusion simple Thomson-Rayleigh, les effets secondaires, l'effet Compton, les aspects énergétiques et angulaires, la probabilité angulaire, les effets secondaires, l'effet photoélectrique, et le QCM d'entraînement.
• Plusieurs mécanismes d'interaction coexistent, dont la probabilité d'occurrence varie en fonction de l'énergie du rayonnement et de la densité électronique du milieu traversé.
• Les rayonnements électromagnétiques peuvent interagir avec les électrons et les noyaux par la diffusion simple, la diffusion Compton, l'effet photoélectrique, la matérialisation (création de paires), et l'effet photo-nucléaire.
• Les ondes électromagnétiques sont classées par leur longueur d'onde.
• Les ondes électromagnétiques peuvent être classées selon leur fréquence et niveau d'énergie qui varient dans le sens inverse à la longueur d'onde.
• Dans les cas extrêmes, l'énergie du photon diffusé est maximale lors du choc tangentiel et minimale lors du choc frontal.
• L'effet photoélectrique est le phénomène où l'énergie du photon incident est totalement transférée à l'électron (photon incident disparait) et l'électron éjecté hors de l'atome (ionisation).
• L'effet photoélectrique concerne essentiellement les électrons des couches profondes K et L.
• L'interaction en 3 dimensions implique que téta et psi ont 3 composantes chacun selon x, y et z.
• Les angles de la direction de l'électron Compton sont utiles pour la description qualitative des effets secondaires de l'effet Compton en imagerie et radiobiologie.
• Psi est l'angle de la direction de l'électron Compton, compris entre 0 et 90°, et l'énergie cinétique de l'électron Compton est proche de 0 lorsque psi est égal à 0°.
• Les effets secondaires de l'effet Compton comprennent l'électron éjecté puis ralenti dans la matière, le trou électronique se comblant selon la cascade fluorescence/effet Auger et les photons et électrons émis produisant des interactions en fonction de leur énergie et du milieu traversé (Z).
• Dans le choc frontal, l'angle psi est de 180°, l'énergie cinétique de l'électron Compton est maximale et le photon diffusé va dans la direction opposée du photon incident.
• Dans le choc tangentiel, l'angle psi est égal à 0°, l'énergie cinétique de l'électron Compton est quasi nulle et le photon diffusé va dans la même direction que le photon incident.
• Les probabilités angulaires dépendent de l'énergie du photon incident et plus l'énergie du photon incident augmente, les émissions se resserrent vers l'avant (pour le photon diffusé et pour l'électron).
• Le photon est rétro-diffusé lors du choc frontal.
• Si psi est égal à 0°, toute l'énergie du photon incident est répartie sur le photon diffusé, donc l'énergie cinétique de l'électron Compton est voisin de 0.
• Les photons seront déviés de leur trajectoire avec ou sans perte d’énergie en fonction du mode de diffusion.
• « ψ » est l’angle de direction du photon diffusé, compris entre 0 et 180°.
• Si le photon est absorbé, l’énergie a été totalement transmise à la matière.
• Les photons diffusés n’ont pas d’échange d’énergie avec la matière et dégradent la qualité de l’image.
• D’un point de vue macroscopique, un rayon est un faisceau de photons mono-énergétiques dans une distance dx de matière homogène.
• Les angles sont liés par les relations Compton.
• Les ondes électromagnétiques les plus énergétiques sont les rayons X, suivis des rayons gamma et des rayons cosmiques.
• Si le photon est transmis, il n’y a pas d’interaction.
• Diffusion simple : Thomson-Rayleigh.
• Dans le voisinage d’un atome, un photon incident E = hv dévie l’atome, sans modification d’énergie.
• La matière est essentiellement composée de vide (espaces intra et inter atomiques).
• La diffusion simple est concernée par les photons de faible énergie et n’entraine pas d’ionisation.
• Les photons diffusés sont éliminés en partie par l’emploi de grilles anti-diffusantes (collimateur).
• Du fait de la conservation de l’énergie, l’énergie initiale (E) se distribue entre celle de l’énergie du photon diffusé (E’) et l’énergie cinétique de l’électron Compton (Ec).