IAEA Bases de Physique Nucléaire - 2 Excitation, Ionisation, Production de rayons X et électrons...

IAEA 1

Bases de Physique Nucléaire - 2

Excitation, Ionisation, Production de rayons X et électrons Auger

Jour 1- Leçon 2

IAEA 2

• Discuter de l'excitation et de l'ionisation qui sont des processus par lesquels les électrons sont éjectés de leur emplacement stable

• Apprendre davantage sur les particules chargées accélérées, les rayons X, le rayonnement de freinage, les rayons X caractéristiques et les électrons Auger

Objectifs

IAEA 3

• Energie de liaison

• Excitation et Ionisation

• Particules chargées accélérées et rayons-X

• Unités de rayons-X

• Bremsstrahlung (ou rayonnement de freinage)

• Raie Caractéristique

• Electrons Auger

Contenu

IAEA 4

Couches Electroniques

IAEA 5

2n2

Couches nNombre d’ElectronsMaximum

K 1 2

L 2 8

M 3 18

N 4 32

O 5 50

P 6 72

Couches Electroniques

K

LMNO

IAEA 6

Couche Hydrogène Tungsten

K -13.5 -69,500

L -3.4 -11,280

M -1.5 -2,810

N -0.9 -588

O -0.54 -73

Energie de Liaison

(Energie de liaison en eV)

IAEA 7

Energie de Liaison

10

30

40

50

60

70

100

80

90

110

20

50 60 70 80 90 10010 20 30 400

0

Numéro Atomique (Z)

En

erg

ie d

e li

aiso

n (

keV

)

IAEA 8

Excitation

Orbites d’électrons

Etat excité

ground state

Energie

Noyau

Atome

Energie

IAEA 9

Niveau d’énergie normal

Niveau d’énergie supérieur

Électron excité

énergie

Excitation

IAEA 10

noyau

électron

énergie

État excité

Excitation

IAEA 11

Excitation

IAEA 12

Ionisation

Ejection d’un électron de la couche externe

IAEA 13

Ionisation

Ejection d’un électron de la couche K

Rayonnement émis par un radio-isotope

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Particules Accélérées

IAEA 15

W

e-

Tungstennucleus X-ray

Bremsstrahlung

Dans un processus un rayonnement est émis par les électrons de grande vitesse ralentis ou arrêtés en passant à proximité des noyaux chargés positivement du matériau de l'anode par exemple. Ce rayonnement est appelé Bremsstrahlung ou rayonnement de freinage.

IAEA 16

Bremsstrahlung

IAEA 17

Tube à Rayons -X

IAEA 18

Unité de Diagnostic Médical à rayons-X

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Raie-X Caractéristique

électronincident

Creation de vacance

Transition électronique

x-rayémis

Dans un second processus le rayonnement est émis par les électrons des atomes d'anode lorsque les électrons incidents provenant de la cathode frappent des électrons proches du noyau hors de l'orbite et ils sont remplacés par d'autres électrons provenant des orbites extérieures

IAEA 20

Raie-X Caractéristique

Opticalradiation

unexcitedatom

N

M

L

K radiation

L radiation

Opticalorbits

Valenceelectron

K

M radiation

70,000

11,000

2500

0

En

erg

y(

6v)

no

tto

sca

le

L radiation

W

Optical energy levels

K

L

O

M

N

K radiation w

M

N

L

K

IAEA

Poly-énergétiques vsMono-énergétiques

Energie

Poly-énergétique

E1 E6 E7 E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14E2 E3 E4 E5 Emax

Rays-X

IAEA

PerdusGrace à la filtration

Energie

Poly-énergétique

E1 E6 E7 E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14E2 E3 E4 E5

Rays-X Poly-énergétiques vsMono-énergétiques

IAEA Energie

Poly-énergetique

E1 E6 E7 E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14E2 E3 E4 E5

Mono-énergetique

Eeff

Poly énergétiques vsRays-X Mono énergétiques

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Raie Caractéristique

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Raie Caractéristique

Opticalradiation

unexcitedatom

N

M

L

K radiation

L radiation

Opticalorbits

Valenceelectron

K

M radiation

70,000

11,000

2500

0

En

erg

y(

6v)

no

tto

sca

le

L radiation

W

Optical energy levels

K

L

O

M

N

K radiation w

M

N

L

K

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Electrons Auger

L’Électron Auger est un cas particulier de la Conversion Interne.

Au cours du processus de conversion interne, un photon gamma du noyau interagit et transfère toute son énergie à un électron orbital étroitement lié de la couche (K) .

L'électron est éjecté de l'atome avec une énergie importante, égale à celle du photon gamma initial, moins l'énergie de liaison.

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Auger Electrons

Rayon-x Caractéristique Electron Auger

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Où obtenir plus d'informations

Cember, H., Johnson, T. E, Introduction to Health Physics, 4th Edition, McGraw-Hill, New York (2009)

International Atomic Energy Agency, Postgraduate Educational Course in Radiation Protection and the Safety of Radiation Sources (PGEC), Training Course Series 18, IAEA, Vienna (2002)