Interaction des photons avec la matière et forme des spectres en
Au cours de cette interaction le photon incident est diffusé selon un angle ? par rapport à sa direction originelle et cède une partie de son énergie à l'
Interaction Rayonnement Matière
La section efficace de la diffusion Compton est proportionnelle à Z. Absorption importante des photons ? par les matériaux de grand Z. Energie du photon
Cours LS1 - Interactions rayonnements ionisants
I. Interaction d'un faisceau de photons avec la matière (phénomène global) : On s'intéresse à l'interaction d
Chapitre 3 : Interactions photons - matière
DTS I.M.R.T. Physique fondamentale Ch.3 : Interactions photons - matière. I.Modes d'interaction des photons avec la matière.
Interactions Rayonnements - Matière
5 déc. 2009 Interactions des photons avec la matière. ? Types d'interactions. ? Faisceau de photons dans la matière. ? Interactions des neutrons avec ...
Interaction dun rayonnement X-XUV intense avec la matière
25 mars 2016 Mots-clés : XFEL physique atomique
Interactions des photons avec la matière : exercices
INTERACTIONS DES PHOTONS AVEC LA MATIÈRE : EXERCICES. Faisceaux polychromatiques. La CDA du cuivre vaut 0194 cm pour des photons de 100 keV et 0
INTERACTION DES PHOTONS AVEC LA MATIÈRE.
INTERACTION DES PHOTONS AVEC LA MATIÈRE : EXERCICES. Effet Compton. On considère un flux de photons d'énergie h? = 100 keV.
ATTÉNUATION ET ABSORPTION DUN FAISCEAU DE PHOTONS
On suppose qu'un faisceau de N photons traverse une épaisseur de matière dx : types principaux d'interaction du rayonnement avec la matière.
Introduction à la physique de la radiologie médicale
Sources de radiation. • Interaction des particules chargées avec la matière. • Interaction des photons avec la matière. • Dosimétrie et grandeurs.
Chapitre 3 : Interactions photons - matière
DTS I M R T Physique fondamentale Ch 3 : Interactions photons - matière I Modes d’interaction des photons avec la matière E E 1 E 2 E E 3 E’
Interaction des photons avec la matière et forme des
1 Interaction des photons avec la matière Les photons peuvent parcourir d’importantes distances en fonction de leur énergie entre chaque interaction et perdent de l’énergie au cours de leur parcours Les interactions correspondent à tous les processus qui modifient l’énergie et/ou la direction du photon
Chapitre 2 : Interactions des rayonnements avec la matière
Photons : rayonnements électromagnétiques •Indirectement ionisants : ne sont absorbés que s’ils interagissent avec un électron du milieu •3 principaux types d’interactions : –Effet photoélectrique –Effet Compton –(création de paire) Interactions des rayonnements avec la matière 2) - Interactions des photons
Interaction des photons et des électrons avec matière
Chapitre I : Interaction des photons et des électrons avec des matières Page 3 Introduction D'une manière générale on peut définir un rayonnement ou radiation comme un mode de propagation de l'énergie dans l'espace sous forme d'ondes électromagnétiques ou de particules
Searches related to interaction des photons avec la matière PDF
photon d'interagir avec la matière il dépend de l’énergie des photons incidents et la nature de la matière traversé •Parfois on caractérise le 2milieu par exprimé en cm /gr et qui est le coefficient d’atténuation massique on a dans ce cas la relation = 0???? ? ???? ???? ???? Avec ???? = ???? ????
Qu'est-ce que l'interaction des photons avec la matière ?
Interaction des photons avec la matière Les photons peuvent parcourir d’importantes distances en fonction de leur énergie entre chaque interaction et perdent de l’énergie au cours de leur parcours. Les interactions correspondent à tous les processus qui modifient l’énergie et/ou la direction du photon.
Quels sont les processus d’interaction des photons avec la matière ?
Les principaux processus d’interaction des photons avec la matière sont les suivants : • L’effet photoélectrique ; • La diffusion Compton ; • La création de paires ; • La diffusion élastique (Rayleigh). L’occurrence de ces trois types d’interactions dépend du numéro atomique de l’élément et de l’énergie du photon incident (cf. Figure 1).
Quels sont les phénomènes liés à l’Interaction rayonnement matière ?
L’étude des phénomènes liés à l’interaction rayonnement matière a permis de faire évoluer plusieurs disciplines en médecine. Dans le diagnostic radiologique, l’effet photoélectrique est à la base de formation de rayons X et la dématérialisation est le principe pour la TEP.
Quel est le caractère aléatoire des interactions des photons avec la matière ?
Le caractère aléatoire des interactions des photons avec la matière conduit à une loi d’atténuation exponentielle. Si on considère un écran d’épaisseur x caractérisé par un coefficient d’atténuation linéique µ et recevant N0 photons, il n’en laissera passer un nombre N tel que L’épaisseur x est en cm et ? est en cm-1.
U.E 2.11Physique fondamentale
Semestre 1
Chapitre 3 :
Interactions photons - matière
DavidAlberto
david.alberto@ac-normandie.frDTS I.M.R.T
2020 / 2021
photon incidentélectron d"une
couche externe photon diffuséDans ce chapitre ...
I. Modes d"interaction des photons avec la matière 1 I.1◦Diffusion Rayleigh (ou diffusion Thomson) 1I.2◦Effet photoélectrique
1I.3◦Effet Compton
2 I.4◦Effet de matérialisation : création de pairese+/e- 4II. Absorption d"un faisceau de photons
6II.1◦Coefficients d"absorption
6 II.2◦Evolution des coefficients partiels selon l"énergie des photons 8 II.3◦Evolution du coefficient global d"absorption selon l"énergie 9 DTS I.M.R.TPhysique fondamentale Ch.3 :Interactions photons - matière I. Modes d"interaction des photons avec la matière E E 1 E 2 E E 3 E"énergie au milieu
I.1◦
Diffusion Rayleigh (ou diffusion Thomson)
C"est une interaction avec un électron : après un choc sur un électron, le photon incident est
dévié sans transmettre d"énergieau milieu. Comme son énergie est inchangée, sa longueur
d"onde reste identique. La diffusion Rayleigh correspond au cas (2) ci-dessus. Ce phénomène se produit avec despho- tons de très faibleénergie (I.R., visible). Ce phénomène est responsable de la couleur bleue du ciel.I.2◦
Effet photoélectrique
a.Description du phénomène
photon incidentélectron d"une
couche interneFigure1 - Effet photoélectrique
L"effet photoélectrique estl"expul-
sion d"un électrond"un atome, sous l"action d"un photon.L"électron éjecté est en généralun
électron fortement lié, K ou L.
L"effet photoélectrique correspond au
cas (4) :le photon disparaîten transférant la totalité de son énergieà l"atome, qui émet alors un électron.
Comme l"électron éjecté était d"une couche interne, il laisse une lacune qui se trouve ensuite
comblée par un autre électron, plus périphérique. Il y a alors émission d"unphoton de fluores-
document prof1? 9 DTS I.M.R.TPhysique fondamentale Ch.3 :Interactions photons - matièrecence. L"énergie de ce photon secondaire dépend de l"écart énergétique des niveaux concernés,
dans le diagramme de l"atome.L"effet photoélectrique est prépondérant pour des photons ionisants d"énergie de 1 à 100keV
environ, et concerne surtoutles matériaux lourds(constitués d"atomes de numéro atomiqueélevé), comme le plomb ou l"aluminium.
b. Bilan énergétique de l"effet photoélectrique E photon=Eliaison+Ecélectron c.Caractéristiques
Exemple : un électron a pour énergie de liaisonEl= 12eV. 1. Quelle condition doit satisfaire un photon pour provoquer l"effet photoélectrique avec cetélectron?
2.Calculer la longueur d"onde correspondante.
3. En déduire la condition que doit satisfaire la longueur d"onde d"un photon, pour provoquer l"effet photoélectrique.I.3◦
Effet Compton
a.Description du phénomène
photon incidentélectron d"une
couche externe photon diffuséFigure2 - Diffusion Compton
C"est un choc entre le photon incident
et un électron du milieu : Le photon est dévié (= diffusé), en cé- dantune partie de son énergieà l"électron. Ce dernier reçoit de l"éner- gie sous formecinétique.Ce phénomène correspond au cas (3)
de l"introduction. Le photon diffusé possède une énergie E" inférieure à celle du photon incident.L"effet Compton concerne la plupart
des électrons atomiques (très ou peu liés). Le photon diffusé poursuit son parcours dans la matière, et peut lui-même interagir (effetCompton, ou photoélectrique).
2? 9 document prof DTS I.M.R.TPhysique fondamentale Ch.3 :Interactions photons - matièreL"angle de diffusionθdu photon peut va-
rier entre 0 et 180°.L"électron Compton est toujours projeté
vers l"avant (angleφcompris entre 0 et90°).
photon incident photon diffuséélectron éjecté
Figure3 - Effet Compton - définition des angles b.Bilan énergétique de l"effet Compton
E photon=Eliaison+Ecélectron+E?photonComme cet effet concerne des photons assez énergétiques, on néglige généralement l"énergie de
liaison de l"électron, devant les autres termes du bilan : E photon=Eliaison+Ecélectron c.Caractéristiques
Il existe une relation entre les longueurs d"onde des photons incident et diffusé(elle n"est pas à
retenir): ?-λ=h m e×c×(1-cos θ)Formule de Compton - Debye
photon diffusé (pm)photon incident (pm)angle de diffusion h m e×c: constante fondamentale, homogène à une longueur d"onde :?2,426pm.L"effet Compton est en compétition avec l"effet photoélectrique. Il devient prépondérant pour
des photons incidents d"énergie suffisante, le seuil dépendant de l"atome cible (C : 20 keV, Cu :
120 keV, Pb : 600 keV).
Application numérique :
Un photon incident de longueur dondeλ= 15pmproduit un effet Compton. Le photon diffusé forme un angle de 60°par rapport à la direction incidente. Déterminer la longueur d"onde du photon diffusé, puis E".Résultat :λ?= 16,2pm.
document prof3? 9 DTS I.M.R.TPhysique fondamentale Ch.3 :Interactions photons - matière d.Etude des cas limites
Animation :
https ://www.geogebra.org/m/PXPz4j9sSiθ= 0: on parle de
choc tangentiel : pas de déviation d"après la formule :λ?=λc"est-à-dire E" = E : pas de transfert d"énergieSiθ= 180°: on parle de
choc frontal rétrodiffusion ?est maximale, donc E" est minimale : l"énergie transférée à l"électron est maximale. 180170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20 10 0
E" (keV)
200100
tangentiel intermédiaire rétrodiffusion collision
Figure4 - Diagramme de l"effet Compton
I.4◦
Effet de matérialisation : création de pairese+/e- a.Description du phénomène
C"est une interaction du photon inci-
dent avecle noyau d"un atomede la matière.Le champ électrique entourant le
noyau provoque ladisparition du photonet la création d"une paire de particulespositon/électron (e+/e-).Dans ce phénomène,l"énergie radia-
tive du photon est transformée en énergie de masse, la lumière de- vient matière. photon incidentPositon
Electron
Figure5 -
Matérialisation
4? 9 document prof DTS I.M.R.TPhysique fondamentale Ch.3 :Interactions photons - matière b.Bilan énergétique de la matérialisation
Le bilan énergétique s"appuie sur la dispa-
rition du photon et l"apparition de deux particules :L"énergie de chaque particule formée est
composée dedeux termes: énergie de masseet énergiecinétique:L"énergie de masse est donnée par :
ce qui donne : carmélectron=mpositon pour simplifier : E photon=Eélectron+Epositon E photon=Emasse,e-+Ec,e-+Emasse,e++Ec,e+ E masse=me·c2 (formule d"Einstein) E photon=me·c2+Ec+me·c2+Ec E photon= 2·me·c2+ 2·Ec Avec cette relation on peut énoncerune condition énergétiquepour que le phénomène de matérialisation soit possible :L"énergie minimale du photon incident est :
E photon= 2·m·c2 Avecme?9,11·10-31kg,c?3,0·108m·s-1et1MeV= 1,6·10-13J: E min?2·0,511MeV?2·511keV= 1,02MeV (valeur à connaître et à savoir retrouver) Par conséquent, ce phénomène ne peut se produire qu"avec desphotons de grande énergie (photonsXouγ).De tels photons ne proviennent pas de la radioactivité, mais sont produits par un accélérateur
ou présents dans le rayonnement cosmique. document prof5? 9 DTS I.M.R.TPhysique fondamentale Ch.3 :Interactions photons - matière II.Absorption d"un faisceau de photons
matière transmis diffusé absorbé faisceauincidentFigure6 -
Vocabulaire associé au rayonnement à travers la matièreII.1◦
Coefficients d"absorption
a.Coefficient linéique d"absorption
Le flux de photons transmisΦdépend de l"épaisseurxde matière traversée :0·e-μ·x
μestle coefficient linéique d"absorption. Son unité est celle de l"inverse d"une longueur, souvent donné encm-1.Par analogie avec la loi de décroissance radioactive, la signification physique deμest la proba-
bilité d"interaction d"un photon par unité de longueur de matériau traversé.Le rapport
0représente lepourcentage
de photons transmispar le matériau.Animation :
https ://www.geogebra.org/m/fvewe9sy influence de l"énergie, du matériau, de l"épaisseur.Les photons non transmis ont interagi avec
la matière, via les effets vus au début du cours. 6? 9 document prof DTS I.M.R.TPhysique fondamentale Ch.3 :Interactions photons - matière b.Couche de demi-atténuation
Définition
On définit lacouche de demi-atténuation(CDA) d"un matériau comme l"épaisseur suffisante pour diviser par deux le flux de photons. La CDA est analogue à la période (demi-vie) dans la loi de décroissance radioactive.CDA=ln2
cmcm-1 x= 1·CDA: le flux est divisé par21
x= 2·CDA: le flux est divisé par22= 4
x= 3·CDA: le flux est divisé par23= 8
x= n·CDA: le flux est divisé par2n
Figure7 -
Divisions par deux successives
La CDA dépend :
dumatériautraversé (en particulier le numéro atomique) de l"énergie des photons incidents c.Coefficient massique d"absorption
Pour prendre en compte la densité du matériau - en plus de sa composition - on définit un coefficient massiqued"atténuation : m=μ cm -1 g·cm-3 cm2·g-1
d.Coefficients partiels d"absorption
Le coefficient d"absorption représente l"effet global dû aux phénomènes d"effet photoélectrique,
Compton, et de matérialisation.
On peutdécomposerl"influence de chaque effet, et définir lescoefficients partiels d"ab- sorption:μ=μphoto+μCompton+μmater
On peut ainsi comparer entre elles les contributions de chaque phénomène à l"absorption des photons. document prof7? 9 DTS I.M.R.TPhysique fondamentale Ch.3 :Interactions photons - matièreII.2◦
Evolution des coefficients partiels selon l"énergie des photons a.Contribution de l"effet photoélectrique
L"échelle est logarithmique.
On constate que l"atténuation est
plus forte pour les photonspeuénergétiques, et pour lesmatériaux
lourds(métaux).Des pics sont observables, lorsque
l"énergie du photon est voisine de l"énergie de liaison d"une coucheélectronique.
b.Contribution de l"effet Compton
Le coefficient d"absorption dépend
assez peu du matériau.Il décroît très progressivement avec
l"énergie des photons. c.Contribution de l"effet de matérialisation
Valeur seuil d"énergie :1,02MeV.
La tendance est inverse des ef-
fets précédents: l"absorptionaug- menteavec l"énergie des photons in- cidents.Les matériaux lourds absorbent plus
efficacement. 8? 9 document prof DTS I.M.R.TPhysique fondamentale Ch.3 :Interactions photons - matièreII.3◦
Evolution du coefficient global d"absorption selon l"énergieLes allures des courbes sont assez semblables. L"effet photoélectrique est plus marqué pour les
métaux. L"effet Compton est plus marqué pour l"eau (et les tissus mous). Exemple de lecture : avec un photon de 1 MeV, quel effet prédomine dans le plomb? l"eau? L"ordre des contributions des 3 effets selon l"énergie est le même dans les deux courbes. Ce comportement peut être généralisé aux autres milieux, avec le document suivant :E(MeV)
Z 0,01 0,1 1 10 1000 10 20 30
40
50
60
70
80
effet photoélectrique effet Compton effet de matérialisation
Exemples de lecture :
E = 0,1 MeV, dans le plomb (Z = 82) : effet photoélectrique prépondérant E = 1 MeV, dans le plomb (Z = 82) : plutôt effet photoélectrique, mais à la limite de l"effet Compton E = 10 MeV, dans le plomb (Z = 82) : effet de matérialisation prépondérant (et un peu d"effet Compton) E = 100 keV, dans les tissus organiques (Zmoyen?4) : effet Compton prépondérant document prof9? 9quotesdbs_dbs45.pdfusesText_45[PDF] interaction des rayonnements electromagnétiques avec la matière
[PDF] interaction des particules chargées avec la matière pdf
[PDF] interaction photon matiere pdf
[PDF] symbolique de la nuit dans la littérature
[PDF] la nuit dans la littérature fantastique
[PDF] interaction rayonnement matière ppt
[PDF] la nuit dans la littérature romantique
[PDF] la lecon de politesse theatre
[PDF] règles de politesse en société
[PDF] despierta desayuna
[PDF] l'importance de l'interaction verbale en classe de fle
[PDF] les intéractions dans l enseignement des langues
[PDF] interaction verbale en classe de langue
[PDF] analyse des interactions verbales