Interactions rayonnements-matière

Interactions rayonnements-matière

On appelle interaction rayons matières tous phénomènes se produisant lorsqu’un rayonnement traverse la matière telle qu’il soit. Ce rayonnement est dit ionisant s’il possède une énergie suffisant pour arracher un ou plusieurs électrons aux atomes ou aux molécules qu’il traverse. Les rayonnements sont produit par divers types de sources d’exposition, parmi lesquelles les sources radioactives [3].

Sources radioactives

Les noyaux de certains atomes peuvent se désintégrer, c’est-à-dire passé d’un état instable à un état stable en libérant une ou plusieurs particules accompagné d’un rayonnement. Au cours de cette transmutation, l’énergie interne d’un noyau ne peut varier que de manière discontinue. Il en résulte que la valeur de l’énergie associée à l’émission des particules ne peut être que l’une des valeurs d’une série bien déterminée, dépendant de la composition du noyau et de son état initial. Cette énergie est de l’ordre de quelques millions d’électron-volts (1 MeV= 106 eV=1,6.10-13J) [4]. Les sources radioactives peuvent émettre trois types de rayonnements: deux rayonnements de particules chargées (les rayonnements alpha et béta) et un rayonnement électromagnétique (le rayonnement gamma). Le rayonnement alpha ( α ) Le rayonnement α est émis au cours de la désintégration des noyaux lourds (Z ≥ 80). Ces noyaux ont un excédent en nucléons et ont tendance à se désintégrer en émettant des particules α (noyaux d’hélium). La désintégration α est soumise à des forces nucléaires fortes caractéristiques des noyaux lourds. L’équation de désintégration α est: Lors d’une désintégration alpha, une particule alpha est éjectée à très grande vitesse (environ 20 000 km/s) hors du noyau qui se désintègre. Cette particule est composée de deux protons et de deux neutrons. Le rayonnement α a une portée de quelques centimètres dans l’air et ne pénètre que de quelques fractions de millimètres dans le corps humain. Les particules α ne sont pas dangereuses pour la santé sauf s’ils sont inhalées ou ingérées.

Le rayonnement béta moins

La radioactivité β– affecte leslors des réactions isobariques par la transformation dans le noyau d’un neutron en proton avec électron et d’un anti neutrino: . est composé d’un quark up et de deux quarks down (udd). C’est un de ses quarks down qui interagit, en se transformant en quark up, formant alors un proton (uud) par effet des forces nucléaires faibles. Lors de la ibérée est partagée entre le proton, l’électron et l’anti neutrino. n’est pas mono énergétique mais possède un spectre continu le noyau alors que l’électron et l’anti neutrino sont éjectés. L’électron injecté, a une grande vitesse de sorte que les formulent relativistes sont nécessaire pour tout calcul relative à cette qui possèdent un excès de protons. Elle se manifeste par la transformation dans le noyau d’un proton en neutron, le phénomène quark down (uud). C’est un de ces quarks up qui se transforme en un quark down, formant un neutron (udd). Lors de cette désintégration β+, un positron est éjecté du noyau qui se L’émission d’un rayonnement le noyau qui se désintègre est supérieure à Les rayons β sont plus pénétrants mais moins ionisants que les rayons quelques mètres dans l’air et ne Le rayonnement gamma (γ) Après une transformation radioactive du noyau, le noyau fils peut être dans un état excité et se désexciter en émettant un rayonnement γ. Le rayonnement gamma se traduit par l’émission d’une onde électromagnétique (photon) de haute énergie sans émission de particule suivant l’équation.

Le rayonnement γ a une forte capacité de pénétration, son parcours dans l’air est de plusieurs centaines de mètres. Le blindage contre les rayons γ requiert des grandes quantités de matières. Par exemple un blindage qui réduit de 50% l’intensité de rayons γ de 1 MeV nécessite 1 cm de Plomb, 6 cm de béton ou 9 cm de terre. Aucune épaisseur de plomb n’arrête à 100% les rayons γ. La formule d’atténuation d’un pourcentage X% (inférieur à 1), correspond à une épaisseur E (en cm), selon la formule: E= [ln (1/1-X)]/μ où μ=0,693147 (coefficient d’absorption du plomb, pour les rayons gamma) [3, 5]. Remarque: Le rayonnement X est un rayonnement électromagnétique comme le rayonnement γ. Les rayons X sont produits par des transitions électroniques provoquées en général par la collision d’un électron avec un atome, à haute vitesse. Ils sont comme les rayons γ très pénétrants. Les rayonnements X peuvent être aussi produits de deux manières très spécifiques: la fluorescence et le rayonnement de freinage .