RadioProtection Cirkus

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1 RadioProtection Cirkus Interactions Rayonnements Matière Nom de l auteur : Marc AMMERICH N chrono : DOC-FO-9_2 Version du : 15 Juin 2018 Le portail de la RP pratique et opérationnelle

2 INTERACTION RAYONNEMENT - MATIÈRE SOMMAIRE Interactions des électrons Parcours des rayonnements chargés Interaction des rayonnements électromagnétiques Loi d atténuation Interaction des neutrons 2/23

3 INTERACTION RAYONNEMENT - MATIÈRE AÏE RAYONNEMENTS PARTICULAIRES Directement ionisants ARRÊT cas particulier des neutrons RAYONNEMENTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES Indirectement ionisants ATTÉNUATION FFZZ 3/23

4 INTERACTION RAYONNEMENT - MATIÈRE RAYONNEMENTS PARTICULAIRES 4/23

5 LES ÉLECTRONS IONISATION couches électroniques plutôt internes Réarrangement du cortège Par convention l énergie la plus importante après l interaction correspond à l électron incident 5/23

6 LES ÉLECTRONS EXCITATION couches électroniques plutôt externes 2 4 Émission photon lumineux 6/23

7 LES ÉLECTRONS LE RAYONNEMENT DE FREINAGE Émission rayonnement Électromagnétique X Phénomène important si : E électron élevée et matériau lourd 7/23

8 LES ÉLECTRONS Les interactions des électrons avec la matière montrent que le transfert en énergie augmente quand l énergie des électrons diminue. Pour autant un électron énergétique, lors de son parcours, passera par l ensemble du spectre en énergie, y compris les basses énergies. Cela se traduit par la courbe suivante : 8/23

9 T.L.E (MeV/cm) LES ÉLECTRONS Variation du transfert linéique d'énergie dans les tissus mous ,01 0, Energie (MeV) 9/23

10 PARCOURS DES RAYONNEMENTS Il faut également faire la différence entre le parcours et ce que l on désigne par la portée, la profondeur maximum à laquelle les électrons peuvent aller. vide écran P (portée) Exemple de portées Air p = 8 m 90 Sr- 90 Y eau p = 1 cm 90 Sr- 90 Y 10/23

11 CAS DES RAYONNEMENTS + CAS DES POSITONS (électron «positif») E = m c kev 511 kev Création de 2 rayonnements électromagnétiques. Voir interaction des rayonnements électromagnétiques 11/23

12 CAS DES RAYONNEMENTS T.L.E = 1000 MeV.cm -1 en moyenne 500 fois supérieur à celui des électrons (aïe!) Uniquement ionisation et excitation Portée = parcours air eau Pour E = 6 MeV p = 5 cm p = 0,07 mm 12/23

13 INTERACTION RAYONNEMENT - MATIÈRE RAYONNEMENTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES 13/23

14 LES RAYONNEMENTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES EFFET PHOTOÉLECTRIQUE Couche électronique Énergie de liaison E K ou E L Photon incident couches électroniques plutôt internes E g m réarrangement du cortège m v 14/23

15 LES RAYONNEMENTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES EFFET COMPTON z E g couches électroniques Photon incident E g m j q x plutôt externes m v 15/23

16 LES RAYONNEMENTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES EFFET DE CRÉATION DE PAIRES E = 511 kev E = 511 kev Photon incident E g m Seuil Eg > 1,02 MeV 16/23

17 LES RAYONNEMENTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES m (cm -1 ) PRÉPONDERANCE DES EFFETS kev 5 MeV Tissus Mous 1 0,1 0,01 Effet Photoélectrique Effet Compton Production de paires 0,001 0,01 0, E (MeV) 17/23

18 LES RAYONNEMENTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES ECRAN LOI D ATTÉNUATION N 0 N Pour les photons de même énergie N = N 0 x e -mx 18/23

19 FISSION LES NEUTRONS 2 à 3 neutrons U ou 239 Pu 2 isotopes radioactifs ou pas Combustible nucléaire 19/23

20 LES NEUTRONS FISSION = dégagement de Température bosse en 20/23

21 LES NEUTRONS L ACTIVATION NEUTRONIQUE neutron thermique émission : g,, proton,... 21/23

22 LES NEUTRONS Ralentissement : matériau hydrogéné Capture : matériau neutrophage Cadmium - Bore Émission d autres particules : g,, proton,... 22/23

23 Rayonnements particulaires ARRÊT Tissus mous : = 0,07 mm = 10 mm Rayonnements électromagnétiques ATTÉNUATION en nombre Déplacement d électrons (charge électrique) et possibilité de rayonnements secondaires Ionisation interne Photoélectrique Excitation externe Compton Freinage noyau Matérialisation Neutrons particules avec un comportement électromagnétique 23/23