rayon X et image radiologique

[invite835c10fa]

Bonjour
Je souhaite avoir un grand éclairage concernant les rayonnements...

Pour créer un rayon X (qui est un photon), j'envoie un électron avec une énergie suffisante (MeV) dans un matériau avec un grand Z afin de maximiser la collision(= l'ionisation) au détriment du radiatif (=rayonnement de freinage).En fait je ne saisis pas pourquoi on préfère la collision puisque les deux forment des rayons X?
L'effet photoélectrique (?) permet l'ionisation qui éjecte un électron, le déplacement d'un autre électron venant d'une couche d'énergie supérieure libère de l'énergie, et si cette énergie est suffisante (MeV encore?) cela crée un rayon X.
Ce rayon X intéragit avec les tissus (thorax par exemple) et crée compton et photoélectrique?
Et au niveau du film radiographique, c'est reparti pour une nouvel interaction du rayon x qui sera convertit en électron.
Bref, suis perdue, car le premier rayon x ne cesse d'interagir, ionise, mais il est tj là?!
Merci beaucoup à celui ou celle qui tente de m'apporter de la lumière
Narcan
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[KLOUG]

Bonjour

Je reprends votre question pour donner quelques précisions point par point :

Pour créer un rayon X (qui est un photon), j'envoie un électron avec une énergie suffisante (MeV) dans un matériau avec un grand Z afin de maximiser la collision(= l'ionisation) au détriment du radiatif (=rayonnement de freinage).En fait je ne saisis pas pourquoi on préfère la collision puisque les deux forment des rayons X?
L'effet photoélectrique (?) permet l'ionisation qui éjecte un électron, le déplacement d'un autre électron venant d'une couche d'énergie supérieure libère de l'énergie, et si cette énergie est suffisante (MeV encore?) cela crée un rayon X.


Exact ! L'ionisation va faire que le réarrangement du cortège éléctronique produit des X d'énergie définie (raies) et le rayonnement de freinage produit des X avec une énergie variant de 0 à une valeur maximum.
Les deux types existe dans un tube à rayons X. Exemple un générateur médical.
Dans le cas des X produits ils vont bien sûr avoir des interactions dans les tissus, si vous faites une radio des poumons par exemple.



Ce rayon X intéragit avec les tissus (thorax par exemple) et crée compton et photoélectrique?

Exact ! Ce sont bien les phénomènes d'interaction des rayonnements électromagnétiques avec la matière. Et dns ce cas là, notamment l'effet Compton le rayonnement X ne cède pas toute son énergie à la matière. Vous avez en plus la production d'un rayonnement électromagnétique diffusé d'énergie plus petite mais qui aura des interactions par la suite.


Et au niveau du film radiographique, c'est reparti pour une nouvel interaction du rayon x qui sera convertit en électron.

Exact ! Visiblement vous avez parfaitement compris ce qui se passe.
Dans le cas de l'effet photoélectrique on peut quand même dire que le rayonnement X cède la totalité de son énergie à un électron. Dans le cas de l'effet Compton il y a production de rayonnements X diffusés et ce à chaque interaction.


Bref, suis perdue, car le premier rayon x ne cesse d'interagir, ionise, mais il est tj là?!

En fait ce n'est pas le même, si vous avez suivi.


J'espère avoir précisé vos interrogations.
N'hésitez pas à demander des compléments.

Bonne continuation
KLOUG

[invite835c10fa]

Voui, merci pour ces précisions!
J'en aurai besoin à nouveau s'il vous plaît:
Au sujet de l'interaction des électrons éjectés lors d'une radiation ionisante:
Une radiation (quelle qu'elle soit tant qu'elle a assez d'énergie?) éjecte un électron qui peut interagir avec la matière et perdre de l'énergie lors d'une collision ou radiatif. Si collision il y a, un autre électron sera éjecté et que deviendra-t-il?
Si radiatif, cet électron va être freiné, ce qui engendre un rayonnement de photon X: donc mes tissus qui subissent un effet radiatif sont capables d'engendrer d'autre rayons X?
Quant à la radioactivité, les éléments instables qui se désintègrent émettent quels rayonnements?
Merci beaucoup

[KLOUG]

Bonsoir

Pas mal de questions

Une radiation (quelle qu'elle soit tant qu'elle a assez d'énergie?) éjecte un électron qui peut interagir avec la matière et perdre de l'énergie lors d'une collision ou radiatif. Si collision il y a, un autre électron sera éjecté et que deviendra-t-il?

Les électrons vont ralentir par chocs succesifs.
Pour donner des ordres de grandeurs de la profondeurs des életcrons dans la matière :
dans l'air jusqu'à dix mètres pour des électrons d'environ 2,5 MeV
dans l'eau jusqu'à 1 cm
Attention ce sont des ordres de grandeurs.

Si radiatif, cet électron va être freiné, ce qui engendre un rayonnement de photon X: donc mes tissus qui subissent un effet radiatif sont capables d'engendrer d'autre rayons X?
Oui. Jusqu'à ce su'il n'y ait plus d'énergie à dissiper.

Quant à la radioactivité, les éléments instables qui se désintègrent émettent quels rayonnements?
Pour faire simple, pour éviter les foudres des puristes, à part le neutron tous les autres rayonnements peuvent être émis à la suite des désintégrations et désexcitations.

Bonne continuation
KLOUG

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite835c10fa]

Merci.

[invite835c10fa]

Au secours, je mélange tout, plus je lis plus les termes se ressemblent! Il ne me manque pas grand chose pour être au clair limpide!!!

D'abord: le rayonnement de freinage et de collision génèrent-ils tous les deux des rayons X? Car freinage fait une émission de photon de fluorescence (c'est quoi au juste ça?).
Le rayonnement de collision est-il synonyme de photoélectrique?
Et radiatif synonyme de compton? Ou cela se joue-t-il à un autre niveau?
En radiologie, il me semble qu'on favorise l'effet photoélectrique car il est responsable du contraste, raison pour laquelle l'anode a un Zélevé. Mais il me semblait qu'on cherche à minimiser les photons de basse énergie (=rayonnement de freinage???) car ils ne participent pas à l'image et donc sont des doses "gratuites".

Si une âme généreuse veut bien m'aider à clarifier ces "détails", je m

[KLOUG]

Bonsoir

Reprenons le cours d'interaction rayonnement matière

Les électrons sont des particules légères porteuses d'une charge électrique élémentaire, négative pour les "négatons" et positive pour les "positons".
Ils peuvent agir soit avec les électrons des atomes constituant le milieu traversé soit avec leur noyau.

Phénomènes d'ionisation et d'excitation
Les interactions avec les électrons atomiques sont prédominantes. L'électron incident transfère une partie de son énergie à l'électron atomique ; selon la valeur de la quantité d'énergie transférée deux phénomènes peuvent avoir lieu : l'ionisation ou l'excitation.

L’ionisation
L'énergie transférée est supérieure à l'énergie de liaison de l'électron atomique qui est expulsé de l'atome.
Dans le cas où l'électron incident est un négaton il est impossible après l'interaction de le différencier de l'électron atomique expulsé. Par convention, c'est celui qui possède la plus grande énergie cinétique qui est considéré comme étant l'électron incident.

L’excitation
L'énergie transférée est exactement égale à la différence entre les énergies de liaison de deux couches électroniques. L'électron atomique saute sur une orbite correspondant à une couche électronique moins liée.

Ces deux phénomènes perturbent l'organisation des cortèges électroniques des atomes qui subissent ces types d'interactions. Les réorganisations qui en résultent s'accompagnent de l'émission de rayonnements électromagnétiques X ou électroniques de faibles énergies.
Les énergies X sont précises (différence entre les énergies de liaison)

Rayonnement de freinage
Plus rarement, les électrons incidents peuvent interagir avec les noyaux des atomes de la substance traversée : ils sont déviés et ces changements de trajectoire s'accompagnent de l'émission de rayonnements X, dits de "freinage".
Ce phénomène n'est important que dans le cas d'électrons de forte énergie (plusieurs MeV) traversant une matière constituée d'atomes lourds.

Cette fois l'énergie X varie de 0 jusqu'à la valuer max de l'électron incident.

DONC
Le rayonnement de freinage et de collision génèrent-ils tous les deux des rayons X?
OUI

Le rayonnement de collision est-il synonyme de photoélectrique?
Et radiatif synonyme de compton? Ou cela se joue-t-il à un autre niveau?
Dans la gamme d'énergie étudiée (0 à quelques MeV) trois processus d'interaction entre les rayonnements X et gamma et la matière sont prépondérants, ce sont :
- l'effet photoélectrique,
- l'effet Compton,
- l'effet de production de paires

On peut quand même dire que l'ionisation (pour les électrons) et l'effet photoélectrique (pour les X) se ressemblent !

En radiologie, il me semble qu'on favorise l'effet photoélectrique car il est responsable du contraste, raison pour laquelle l'anode a un Zélevé.
OUI


Mais il me semblait qu'on cherche à minimiser les photons de basse énergie (=rayonnement de freinage???) car ils ne participent pas à l'image et donc sont des doses "gratuites".
On met un filtre à la sortie du tube X en plus de la fenêtre, par exemple du cuivre. Ce filtre enlève les photons de basse énergie.


Si tu veux une présentation powerpoint sur l'interaction tu peux aller sur le site de l'ATSR dont je m'occupe (www.atsr-ri.com) dans la rubrique présentations powerpoint.

Si tu veux que je t'envoie un poly sur les généX fairs moi parvenir ton adresse électronique en messagerie privée.

Bonne continuation
KLOUG

[invite835c10fa]

comme le temps passe vite,
ce petit mot pour dire juste
MERCI

[KLOUG]

Bonjour

Pas de quoi.
J'estime que c'est aussi ma fonction que de transmettre ce quel'on m'a appris et d'être là pour aider les étudiants.

KLOUG

[inviteba86c466]

Bonjour!!

Je suis en PCem1 et mon cours de biophysique sur les radiations est un peu confu, il décrit 2 sortes de rayonnements sur la matière:
*L'excitation où l'énergie transférée doit être exactement égale à la différence entre les énergies de liaison de deux couches électroniques

*L'ionisation où l'énergie transférée doit être supérieure à l'énergie de liaison de l'électron atomique qui est expulsé de l'atome

et 2 sortes d'effets secondaires:
*L'électron Auger
*La fluorescence qui peut être considérée comme l'inverse de l'excitation (non?). Mais l'énergie transférée doit elle être superieure ou inférieure à la différence entre les énergies de liaison de 2 couches électroniques? (les exercices que j'ai faits se contredisent et mon cours n'en parle pas)
J'espère que vous pourrez m'aider!!!
Merci d'avance !!!

[Jeanpaul]

Bonjour!!

Je suis en PCem1 et mon cours de biophysique sur les radiations est un peu confu, il décrit 2 sortes de rayonnements sur la matière:
*L'excitation où l'énergie transférée doit être exactement égale à la différence entre les énergies de liaison de deux couches électroniques

*L'ionisation où l'énergie transférée doit être supérieure à l'énergie de liaison de l'électron atomique qui est expulsé de l'atome

et 2 sortes d'effets secondaires:
*L'électron Auger
*La fluorescence qui peut être considérée comme l'inverse de l'excitation (non?). Mais l'énergie transférée doit elle être superieure ou inférieure à la différence entre les énergies de liaison de 2 couches électroniques? (les exercices que j'ai faits se contredisent et mon cours n'en parle pas)
J'espère que vous pourrez m'aider!!!
Merci d'avance !!!

Ce n'est pas totalement simple, en effet mais dans tous les cas, ça repose sur la conservation de l'énergie.
1er cas : l'excitation entre des niveaux d'un atome : si on apporte l'énergie par un photon, il faut que son énergie ait exactement la bonne valeur pour que l'électron saute d'un niveau à l'autre. Ceci dit, cette "bonne valeur" n'est pas toujours bien précise, notamment quand l'atome est très entouré.
Si on excite avec un électron lancé à grande vitesse, c'est moins exigeant car l'électron peut embarquer l'excès d'énergie (il ne s'arrête pas complètement voilà tout). Il se peut même que l'énergie de l'électron bombardant soit suffisante pour en arracher un autre, il y a alors ionisation : l'électron arraché s'en va.

2ème cas : Bremsstrahlung (rayonnement de freinage) : c'est très différent, en fait on ne regarde pas trop où passe l'énergie de l'électron bombardant, simplement le fait qu'il est freiné, ce qui suffit à lui faire émettre un rayonnement électromagnétique de fréquance pas trop déterminée d'ailleurs.

3ème cas : effet Auger et fluorescence interne : l'électron ou le photon bombardants arrachent un électron interne de l'atome bombardé et un électron externe va occuper la place en émettant un rayonnement de fréquence déterminée. On peut aussi parler de fluorescence interne, c'est un réarrangement des électrons d'un même atome, une sorte de chaises musicales si on veut. Forcément l'énergie réémise est moindre que l'énergie incidente.

D'un point de vue pratique, en photothérapie (cancer du sein par exemple), on cherche souvent à contrôler l'énergie des rayons X émis afin de contrôler les organes qui vont les absorber. Le Bremsstrahlung peut convenir mais pas toujours. On peut changer la cible, ce qui donne lieu à d'autres rayonnements.

[inviteba86c466]

Autre chose aussi !

On dit que plus Z est grand plus il y a de rayonnements de freinage car plus la force coulombienne est grande. Je ne comprends pas bien pourquoi (qu'est ce que la force coulombienne en fait? ) , de plus c'est en contradiction avec ce qui est dit plus haut ("un grand Z maximise la collision au détriment du rayonnement de freinage")!

[inviteba86c466]

Merci!!! j'ai compris, c'était trés logique en fait, mais comme j'entends tout et son contraire, je m'embrouille complètement!!

[inviteba86c466]

J'avais une dernière question:

On dit que plus Z est grand (ou plus l'atome est lourd?) plus il y a de rayonnements de freinage car plus la force coulombienne est grande. Je ne comprends pas bien pourquoi (qu'est ce que la force coulombienne en fait? ) , de plus c'est en contradiction avec ce qui est dit plus haut ("un grand Z maximise la collision au détriment du rayonnement de freinage")!

Merci d'avance!!!

[KLOUG]

Bonjour

Quelques précisions supplémentaires :
On dit que plus Z est grand (ou plus l'atome est lourd?) plus il y a de rayonnements de freinage car plus la force coulombienne est grande.
Exact ! Il est recommandé d'utiliser des matériaux légers pour arrêter le rayonnement bêta (qui est aussi un électron).
On utilise à cette fin du plastique ou de l'aluminium (Z faible).
Et surtout pas du plomb !
C'est d'autant plus important que l'énergie de l'électron (ou bêta) incident est élevée.

Je ne comprends pas bien pourquoi (qu'est ce que la force coulombienne en fait? ) ,
Une petite analyse : le noyau d'un atome est chargé positivement puisque les protons sont de charge positive et les neutrons, neutres comme il se doit.
Les électrons sont chargés négativement (positivement pour les positons, rayonnement bêta plus).
Ensuite c'est juste une affaire de nombre de charges életcriques et d'attraction ou de répulsion.

de plus c'est en contradiction avec ce qui est dit plus haut ("un grand Z maximise la collision au détriment du rayonnement de freinage")!
Est-ce cela qui est dit dans votre cours pour les particules chargées ? Le fait d'avoir un Z élevé pour les rayonnements électromagnétiques comme les X et les gamma favorise effectivement la collision surtout si l'énergie des rayonnements électromagnétiques est faible.

Pas sûr que cette affirmation soit juste pour les électrons.
Encore une fois à titre d'illustration 1 cm de plexiglas suffit à arrêter complétement les électrons ou les bêtas d'énergie maximum, ayant les uns et les autres une énergie de 2 MeV.

J'espère avoir pu vous donner des éléments supplémentaires.

Bonne continuation
KLOUG