Interactions rayonnements-matière
Effet photoélectrique, Compton, création de paires et atténuation.
Interactions photons-matière
Effet photoélectrique
Le photon incident est totalement absorbé par un atome → éjection d'un électron de couche interne (photoélectron). E cinétique du photoélectron = E photon - E liaison. Prédomine pour les basses énergies et les Z élevés (proportionnel à Z⁴/E³). Responsable du contraste en radiologie conventionnelle (os Z=20 vs tissu mou Z=7).
Effet Compton
Le photon interagit avec un électron des couches externes → diffusion du photon (énergie réduite, direction changée) + éjection de l'électron (électron Compton). Prédomine pour les énergies intermédiaires (100 keV - 10 MeV). Indépendant de Z. Principal mode d'interaction en radiothérapie. Source de bruit et de dose diffusée en imagerie.
Création de paires
Photon d'énergie > 1.022 MeV → se matérialise en une paire électron-positon (e⁻/e⁺) au voisinage d'un noyau. Le positon s'annihile avec un e⁻ → 2 photons de 511 keV à 180° (base de la TEP). Prédomine aux très hautes énergies et Z élevés.
Atténuation d'un faisceau
- Loi d'atténuation : I = I₀ × e^(-mu × x). mu = coefficient d'atténuation linéaire (cm⁻¹). Dépend de l'énergie et du matériau.
- CDA (couche de demi-atténuation) = ln2/mu. Épaisseur qui réduit l'intensité de moitié.
- mu/rho = coefficient d'atténuation massique (indépendant de l'état physique).
Point clé concours : En radiologie diagnostique (30-150 keV) : effet photoélectrique prédomine (contraste). En radiothérapie (MeV) : effet Compton prédomine (dose en profondeur). Les produits de contraste iodés (Z=53) et barytés (Z=56) augmentent l'absorption photoélectrique.
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