Présentation
Auteur(s)
-
Christian BOURGEOIS : Institut de physique nucléaire d’Orsay - Université Paris VII-Denis-Diderot
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article a pour objet de faire le point sur les interactions particules-matière afin de permettre au lecteur d’aborder, par la suite, l’étude des différentes techniques de détection de rayonnements d’énergie supérieure à une dizaine de keV, tels ceux rencontrés en physique nucléaire ou en physique des particules. On a, dans ce cas, affaire la plupart du temps à des rayonnements ionisants qui vont transmettre leur énergie aux électrons du milieu ralentisseur : on parlera de pouvoir d’arrêt (perte d’énergie par unité de longueur du milieu traversé) électronique. À plus basse énergie, domaine non abordé par la suite, le ralentissement des particules se fait par collisions élastiques avec les atomes du milieu : on parlera de pouvoir d’arrêt nucléaire (cf. figure).
On est amené à distinguer ici différentes classes d’interaction, suivant que l’on considère des rayonnements chargés ou neutres, des particules lourdes ou légères.
Dans le cas de particules chargées, la perte d’énergie s’opère par transferts discrets d’énergie aux électrons du milieu (ionisation) et, pour des particules légères (essentiellement électrons), par émission d’un rayonnement de freinage (bremsstralung) lors de l’accélération subie au voisinage d’un noyau.
Dans le cas de rayonnements neutres (gamma, neutrons…), il y a d’abord transfert de tout ou partie de l’énergie à une particule chargée du milieu (électrons, noyaux), puis détection de la particule chargée.
Les processus évoqués ci-dessus sont des processus discrets de transfert d’énergie. Il existe des processus macroscopiques d’interaction d’une particule chargée dans un milieu donné. Dans ce cas, la perte d’énergie de la particule est négligeable, mais un signal est émis par le milieu indiquant le passage de la particule. Il s’agit de l’effet Cherenkov, pour des particules chargées relativistes, et des radiations de transition au passage d’une particule chargée entre deux milieux de propriétés diélectriques différentes.
Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94 % à découvrir.
Déjà abonné ? Se connecter
DOI (Digital Object Identifier)
Présentation
Interaction des neutronsArticle inclus dans l'offre
"Physique Chimie"
(205 articles)
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques.
Quiz, médias, tableaux, formules, vidéos, etc.
Opérationnels et didactiques, pour garantir l'acquisition des compétences transverses.
Un ensemble de services exclusifs en complément des ressources.
4. Interaction des rayons γ dans la matière
Les rayonnements électromagnétiques γ ne possèdent pas de charge électrique. Ils interagissent dans la matière suivant trois processus principaux : l’effet photoélectrique, l’effet Compton et la création de paires e + e −. L’importance relative de ces trois effets dépend de l’énergie du rayonnement γ et du numéro atomique Z du milieu atténuateur (figure 8).
4.1 Atténuation des rayonnements γ dans la matière
Un faisceau de rayons γ monoénergétique d’intensité I subit une perte d’intensité d I après traversée d’une épaisseur dx de matière. On a :
− d I = σIN dxavec :
- σ = σΦ + ZσC + σπ :
- section efficace totale d’interaction
- et [nbsp ][nbsp ][nbsp ]σΦ :
- section efficace due à l’effet photo-électrique
- ZσC :
- section efficace due à l’effet Compton pour Z électrons par atomes du milieu
- σπ :
- section efficace due à la création de paires
La loi de variation de l’intensité du faisceau γ en fonction de l’épaisseur x de matériau traversé s’écrit, par conséquent :
I = I0 exp (− σ Nx) = I0 exp (− µ x )- avec[nbsp ][nbsp ]
- densité atomique du milieu (de masse volumique ρ)
- µ = σ N :
- coefficient d’atténuation linéaire des rayons γ dans le milieu (figure 9)....
Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92 % à découvrir.
Déjà abonné ? Se connecter
Interaction des rayons γ dans la matière
Article inclus dans l'offre
"Physique Chimie"
(205 articles)
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques.
Quiz, médias, tableaux, formules, vidéos, etc.
Opérationnels et didactiques, pour garantir l'acquisition des compétences transverses.
Un ensemble de services exclusifs en complément des ressources.
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FERNOW (R.C.) - Introduction to experimental particle physics. - Cambridge University Press (1986) (exemple d’ouvrage parmi d’autres).
-
(2) - Nouvelles du Ganil - no 44 (1993).
-
(3) - HINE (G.J.), BROWNELL (G.L.) - Radiation dosimetry. - Academic Press (1956).
-
(4) - KNOLL (G.F.) - Radiation detection and measurement. - John Wiley & Sons (1978).
-
(5) - BAZZACCO (D.) et al. GASP - * - Workshop on large gamma-ray detector arrays, Chalk-River (1992).
-
(6) - YPSILANTIS (T.), SEGUINOT (J.) - * - Nucl. Inst. and Meth. A343 (1994) 30 (exemple d’ouvrage parmi d’autres).
-
(7) - GIOMATARIS...
Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94 % à découvrir.
Déjà abonné ? Se connecter
Article inclus dans l'offre
"Physique Chimie"
(205 articles)
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques.
Quiz, médias, tableaux, formules, vidéos, etc.
Opérationnels et didactiques, pour garantir l'acquisition des compétences transverses.
Un ensemble de services exclusifs en complément des ressources.
