Radiophysique

• Dimension d’un noyau ?

  10^-15 m
• dimension d’un atome ?

  10^-10 m = 1 Å
• nombre de masse = protons + neutrons
• numéro atomique = nombre de protons
• un neutron est composé de 1 quark up et 2 quark down
• les neutrons et les protons sont 2000 fois plus lourds qu’un électron
• le neutron libre est instable
• Un proton est composé de 2 quarks up et 1 quark down
• le proton est stable
• Toute la matière ordinaire est constituée des quarks u (up) et d (down) ainsi que d’électrons.
• Interactions fondamentales ?

  gravitation, électromagnétisme, interaction nucléaire faible/forte
• l’interaction nucléaire faible est responsable de la radioactivité
• l’interaction nucléaire forte est responsable de la cohésion des nucléons dans le noyau atomique
• l’énergie de liaison d’un atome est l’énergie nécessaire pour séparer un nucléon du reste du noyau
• 2 noyaux légers = fusion nucléaire
• 2 noyaux lourds = fission nucléaire
• Un photon peut être décrit comme une particule de masse nulle ou comme un champ électromagnétique se propageant à la vitesse de la lumière.
• production de photons en médecine ?

  radiothérapie ou rayon X
• production de radio-isotopes en médecine ?

  noyau stable en isotope instable pour injecter dans patient (F18)
• La radioactivité est la propriété des noyaux instables de perdre spontanément de leur masse en émettant des particules ou des rayonnements électromagnétiques
• la radioactivité est un processus aléatoire et spontané
• le noyau fille peut aussi être radioactif
• désintégration alpha émet un noyau d’hélium = 2 protons + 2 neutrons
• désintégration beta -: un neutron se transforme en proton => émission d’un électron et un antineutrino
• Désintégration beta +: un proton se transforme en neutron => émission d’un positron et neutrino
• désintégration gamma: atome excité qui retrouve son état fondamental => émission de photon
• fission nucléaire: fission d’un noyau lourd en 2 noyaux plus légers => bombardement par neutron pour déclencher la réaction
• La demi-vie des noyaux est plus petite lorsqu’on s’éloigne de la vallée de stabilité = devient plus instable
• pouvoir de pénétration croissant des rayonnements ?

  alpha < beta < gamma
• Un rayonnement est ionisant s’il est capable d’extraire un électron d’un atome => ion positif
• énergie nécessaire pour extraire un électron ?

  20 eV
• quels rayonnements d’imagerie médicale sont non-ionisants ?

  ultrasons, IRM
• quels rayonnements d’imagerie médicale sont ionisants ?

  CT, SPECT, PET
• Bremsstrahlung: Changement de direction de l’électron incident, dû à l’attraction du noyau => émission d’un photon dont l’énergie est proportionnelle à la déflexion (accélération) subie
• interaction électron-électron: éjection => couche de valence vide => comblée par électron d’une couche supérieur => émission d’un photon d’une énergie caractéristique
• Les particules chargées lourdes (protons) déposent beaucoup d’énergie sur un parcours assez court => délivre toute son énergie à la fin = pic de Bragg
• Effet photo électrique: le photon cède son énergie à un électron ce qui l’éjecte de sa couche. La vacances est comblée par un électron d’une couche supérieur => émission d’un photon
• effet Compton: le photon n’a pas assez d’énergie pour éjecter l’électron => électron recule et photon diffusé avec une énergie variable
• diffusion élastique: photon cède toute son énergie à l’atome => émission d’un photon de même énergie mais dévié
• création de paire: un photon se désintègre => énergie utilisée pour former un électron et un positron. L’énergie générée par la désintégration du photon est plus grande que la masse des particules créées => énergie cinétique pour que le positron se déplace dans la matière et rencontre un électron => formation de 2 photons