types de rayons ionisants

Tout rayon composé de particules chargées est ionisant (créateur d'ions), mais on distingue surtout :

RAYONS β- ou radioactivité β-

(1 transformation d'un neutron en proton avec émission d'1 électron + 1 neutrino)

Emis par 60/27Co, ou 137/55Cs, ou 106/45Rh, ou 106/44Ru, ou 90/38Sr

Énergie souvent > 200 keV

 

RAYONS β+ ou radioactivité β+   Transformation isobarique, due à l'interaction faible

C'est la transformation d'un proton en neutron avec émission de (1 positron + 1 antineutrino) .

Ceux-ci s'annihilent vite en rencontrant des électrons, d'où apparition (création) de 2 photons, ayant chacun une énergie de 511 keV

 

RAYONS CATHODIQUES

Emis de façon continue par l'électrode d'un tube cathodique (ce sont des électrons circulant en atmosphère gazeuse)

 

RAYONS CANAUX: ce sont des ions +, émis par la cathode d’un tube à gaz raréfié

Leur vitesse est v = (2n.e.U/ mi)1/2  mêmes notations et n = nombre de charges (élémentaires) de l’ion et mi(kg)= masse de l’ion

 

RAYONS  alpha (α)     Emission (non isobarique) depuis des noyaux lourds, sous forme de noyaux d' Hélium, constitués chacun de 2 protons + 2 neutrons

Emission d'alphas, par exemple >>   212/84Po   >> a + 208Pb   ou 228/90Th  >> a + 224Ra    ou 247/96Cm >> a + 243Pu   ou  232/92 U >> a + 224Ra   ou Cf....etc

 

Les a sont 1000 fois plus actifs que les β-

La distance de parcours de ces alpha dans divers milieux est fonction de leur énergie :

-dans l’air : 0,03 m (pour 4 MeV) , soit >>> 3 cm pour 0,6.10-12J

0,05 m (pour 6 MeV) , soit >>> 5 cm pour 10-12J

0,07 m (pour 8 MeV) , soit >>> 7 cm pour 1,3.10-12J

0,10 m (pour 10 MeV) , soit >>> 10 cm pour 1,6.10-12J

-dans les chairs >>> profondeur 25% de plus que dans l'air

-dans les métaux légers >>> profondeur 6 à 10 fois plus forte que dans l'air

Les périodes de ces émissions alpha vont de 10-7 à 10+17 secondes

 

RAYONS ULTRAVIOLETS (U.V)

Gamme de longueurs d’onde >>> pour le modèle A (λ= 400 à 315 nm) le modèle B (λ= 315 à 280 nm) et le modèle C   λ < 280 nm.

Les formules sont les mêmes que pour la lumière

 

RAYONS X

Rayonnement électromagnétique d’une zone de longueurs d'onde λ # de 3.10-9 à 3.10-11 m (soit 3.10 à 3.10-1 angström) donc une zone de fréquences de 1017 à 1019 Hz

Leur énergie est de l’ordre de 50 keV (soit 10-14 J)

Ils sont produits par collision de photon sur électron ou électron sur atome.Il y a ensuite réarrangement quantique des distributions électroniques orbitales

Les raies spectrales qui en découlent sont repérées par deux symboles: le premier indiquant par une majuscule le nom de l’orbite réceptrice d’électrons (soit K,L,M,N....) et le second indiquant,par une lettre grecque α,β,γ,δ,...le rang des transitions intermédiaires

Les lois de l’optique des rayons visibles sont toutes adaptables aux rayons X (spectre prismatique, interférences, diffraction, réseaux...)

L’émission de rayons X suit la loi de Moseley: leur longueur d’onde émissive est fonction du numéro atomique

Bremsstrahlung -ou rayonnement électromagnétique de freinage (pour les photons X): émis par une particule (telle l’électron) quand elle perd son énergie cinétique en entrant dans un noyau.On a alors:

λ = c.h / e.U

λ(m)= longueur d’onde limite du rayonnement de freinage (elle est limitée car l’énergie

apportée est supérieure à l’énergie déplacée par la transition)

h(J-s)= constante de Planck (6,62606876.10-34 J-s)

e(C)= charge élémentaire (1,6021733.10-19 C)

c(m/s)= constante d’Einstein (2,99792458 .108 m/s)

U(V)= tension d’excitation

Coefficients d’absorption des rayons X

-le coefficient d'absorption est la relation entre la puissance Pa absorbée par un corps et celle Pr qu’il a reçue: ba = Pa / Pr

Le coefficient d’absorption spécifique bs = ba / ρ' (c’est à dire le coeff. d'absorption rapporté à la masse volumique du corps absorbant)

Les valeurs de bs(exprimées entre parenthèses en m3/kg) sont fonction de la longueur d’onde λ exprimée en 10-10 m)

-pour le plomb : si λ = 2 (bs= 54)--si λ = 5 (bs= 140)--si λ = 10 (bs= 710)--

si λ = 15 (bs= 2120)--si λ = 20 (bs= 4400)

          -pour le cuivre : diviser les valeurs ci-dessus par 4

-pour le carbone: si λ = 2 (bs= 1,7)--si λ = 5 (bs= 3,2)--si λ = 10 (bs=14)--

si λ = 15 (bs= 50)--si λ = 20 (bs= 100)

 

RAYONS gamma (g)

Emis par des noyaux excités ou heurtés par un autre noyau

Zone de longueurs d’onde < 10-11 m    Gamme de fréquences = au-delà de 1019 Hz

Gamme d’énergies = au-delà de 10-15 J (soit # 10 keV)

Atténuation de leur flux :

Pg = Pg0.exp-Jb.l

avec Pg(W)= flux de sortie

Pg0(W)= flux de rayons gamma à l'arrivée

Jb(m-1)= coefficient d’atténuation (le facteur -Jb.l, dit indice spectral, est de l'ordre de 2,8)

l(m)= distance (épaisseur) parcourue

 

RAYONS COSMIQUES

Les rayons cosmiques-ou astroparticules- sont composés (en pourcentage massique) d'environ 87% de protons + 11% de particules alpha (noyaux d'hélium) + 2% de divers (muons, électrons, rayons gamma, neutrinos, ...)

-Débit de fluence: les rayons cosmiques arrivent à raison de 180/m²-s-sr

-flux surfacique au sol= 1100 particules/m²-

-énergie individuelle = pour les muons # 109 eV et pour certains gamma jusqu'à # 1020 eV (soit près de 1 Joule)



DÉSEXCITATION

Certaines désintégrations recréent, à travers les particules apparues, de nouveaux et inattendus réarrangements (isomérismes) nucléaires : c'est une désexcitation

S'il s'agit de mouvements électroniques en ptovenance de couches profondes, il s'agit de l'effet Auger