Interaction des particules

• Les électrons interagissent surtout en fin de parcours et sont à l'origine d'ionisation dits en cascade qui sont responsables des effets radiologiques.
• Les particules chargées peuvent être légères, comme l'électron et le positon, ou lourdes, comme le proton, le deuton, la particule et l'ion, utilisés en thérapie, réaction nucléaire et production d'isotope.
• Deux particules chargées électriquement interagissent selon la force Coulombienne.
• Les particules chargées lourdes sont accélérées dans un champ alternatif dans un cyclotron médical.
• Il y a effet Cerenkov qui arrive lorsque l'électron se déplace à une vitesse supérieure à celle de la vitesse de lumière dans le milieu.
• Il existe également la réaction électronucléaire qui est pour les énergies élevées.
• Les positons ont une durée de vie très courte car lorsqu'elle rencontre un électron du milieu il se produit une annihilation.
• Le pouvoir d'arrêt augmente avec la charge z² et diminue avec l'énergie cinétique.
• Les neutrons interagissent peu avec les électrons du milieu traversé.
• Les protons, deutons, particules alpha perdraient un écho au cours de collision avec les électrons du milieu.
• Une particule chargée lourde subit peu de déviation par rapport à sa direction initiale.
• Le choc entre l'électron et le noyau entraîne une instabilité nucléaire et aboutit à l'expulsion d'un neutron.
• Dans l'eau le parcours en centimètres est à peu près : P(cm) =E(MeV)/1500, donc beaucoup plus petite que les particules chargées légères pour un même niveau d'énergie.
• Les neutrons rapides dont l'énergie cinétique est supérieure à 1000 Ev percutent le noyau cible de masse élevée (Z élevée), le choc de diffusion est le type de choc qui a lieu.
• Les neutrons rapides dont l'énergie cinétique est supérieure à 1000 Ev percutent le noyau cible frontalement, si le noyau cible a une masse égale ou voisine (Z petit), toute l'énergie est transférée au noyau pour arrêter les neutrons.
• Les protons, deutons, particules alpha sont les particules lourdes.
• L'énergie du photon X est émise selon un spectre continu qui va de 0 à l'énergie cinétique d'électron.
• La perte d'énergie par collision, Sc, est le mécanisme le plus important pour les milieux et les énergies mises en jeu en médecine.
• Le parcours de l'électron est la distance entre le point de départ et la distance maximale parcourue.
• Des ordres de grandeurs des parcours de l’électron peuvent être utiles dans la pratique clinique.
• Le parcours moyen des électrons dans l'eau en centimètres est : P cm = E (Mev) /2.
• Le pouvoir d'arrêt des électrons est défini par la perte d'énergie totale résultant des collisions avec les électrons et freinage avec le noyau.
• A 20 MeV comme utilisée en radiothérapie externe, le parcours est plus important, de l'ordre de 10aines de cm.
• Le pouvoir d'arrêt est une mesure de la perte énergétique sur une unité de distance et s'exprime souvent en MeV /cm.
• Les électrons interagissent surtout en fin de parcours et sont à l'origine d'ionisation dits en cascade qui sont responsables des effets radiologiques.
• Pour les isotopes utilisés en radiothérapie interne vectorisée comme l'iode 131, dont l'énergie cinétique de l'électron est en moyenne de 192 KeV, le parcours moyen est de l'ordre du millimètre et déposera donc leur énergie sur cette distance, avec un effet minime sur les tissus sains au pourtour.
• La trajectoire des électrons se présente comme une ligne brisée qui représente le trajet aléatoire parcouru au hasard des interactions.
• Les électrons éjectés peuvent à leur tour mettre en mouvement d'autres électrons, les électrons delta qui auront leur propre trajectoire.
• La perte d'énergie par freinage, Sf, est à l'origine de la production des rayons X, elle augmente avec l'énergie cinétique des électrons incidents mais aussi avec Z², la masse volumique du milieu.
• Le pouvoir d'arrêt augmente quand Z diminue : les milieux riches en hydrogène arrêtent les neutrons alors que le plomb est transparent aux neutrons.
• Il existe une réaction électronucléaire qui est pour les énergies faibles.
• La couche de demi-atténuation (CDA), c'est-à-dire la couche qui permet de diviser le nombre de particules d'un vaisseau par 2 des neutrinos était estimé à 10^16 de plomb (10 000 milliards de kilomètres).
• Dans le cas de l'interaction électron - électron, il peut y avoir collision élastique lorsque la distance x est grande par rapport au rayon R de l'atome.
• L’interaction entre la particule et le noyau se nomme freinage.
• Les neutrons interagissent peu avec les électrons du milieu traversé.
• Les détecteurs sont souvent massifs comme c'est le cas du détecteur du CERN ou encore du super-kamiokande au Japon situé à 1 km sous terre qui détecte les rayonnements émis par l’effet Cerenkov lors des passages des neutrinos dans une piscine de 50000 m^3.
• L’ion est une particule chargée légère.
• L’interaction entre le particule et l’ électron se nomme collision.
• La trajectoire des électrons se présente comme une succession de trajectoires rectilignes épaisses.
• Le deuton est une particule chargée légère.