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Les rayons x
Article de physique
Vulgarisation scientifique présenté à Geneviève Toupin
Par Alicia Tessier et Agathe Soucy-Gagnon
Les rayons X
On aura tous à un moment opportun dans notre
vie à prendre une ou plusieurs radiographies,
ce soit chez le dentiste ou chez le médecin. A
tout, il serait très intéressant de comprendre le
fonctionnement des rayons x qui sont à l’origine
de la radiographie.
Que sont-ils?
Les rayons X sont des ondes électromagnétiques
nombreuses applications dont l’imagerie médicale, que vous connaissez
sous le nom de radiographie conventionnelle
électromagnétique comme la lumière visible.
aux mouvements que peut faire un ressort, ou ce
vague.
Les rayons X ont une longueur d’onde très courte se situant entre
nanomètres. La longueur d’onde est la distance entre deux points d’une onde séparés par un
cycle complet. Elle est exprimée par la
ces rayons, car ils ne font pas partie de la lumière visible.
Représentation de différentes
longueurs d'onde de fonctions
sinusoïdales
Le spectre électromagnét
On aura tous à un moment opportun dans notre
vie à prendre une ou plusieurs radiographies, que
ce soit chez le dentiste ou chez le médecin. Avant
nt de comprendre le
fonctionnement des rayons x qui sont à l’origine
sont des ondes électromagnétiques utilisées dans de
ombreuses applications dont l’imagerie médicale, que vous connaissez
sous le nom de radiographie conventionnelle. Ils font partie du spectre
électromagnétique comme la lumière visible. Une onde est comparable
faire un ressort, ou ceux qu’effectue une
ont une longueur d’onde très courte se situant entre 0,01 nanomètre et 10
nanomètres. La longueur d’onde est la distance entre deux points d’une onde séparés par un
Elle est exprimée par la lettre grecque λ. Notre œil est incapable de percevoir
car ils ne font pas partie de la lumière visible.
électromagnétique
0,01 nanomètre et 10
nanomètres. La longueur d’onde est la distance entre deux points d’une onde séparés par un
Notre œil est incapable de percevoir
La fréquence est le nombre de cycle par unité de temps d’une onde. Son unité de mesure est
l’Hertz(Hz). Les rayons X ont une haute fréquence, de 3x1017Hz à 3x1019Hz, alors que la lumière
visible possède une fréquence de 4,3x1014Hz jusqu’à 7,5x1014Hz. C’est donc pourquoi les
rayons X sont beaucoup plus dangereux. De plus, la fréquence est inversement
proportionnelle à la longueur d’onde. Donc, plus la fréquence est grande plus la longueur
d’onde sera petite, l’inverse étant aussi vrai.
La relation entre la longueur d’onde et la fréquence
Comment sont-ils produits?
Une des façons de produire des rayons X est à l’aide d’un tube à
rayons X composé d’une cathode, qui est relié au pôle négatif
(à basse tension), relié à un filament chauffé qui émet des
électrons qui se rendent jusqu’à l’anode, qui lui est relié au
pôle positif (haute tension). Cela crée ensuite des rayons X.
Électrons : un électron est une particule de charge
négative faisant partie de l’atome.
Kelvins : 0°C équivaut à 273 kelvins.
Formation de rayon X
Pourquoi les rayons X ?
Les rayons X sont appelés ainsi, car
lorsqu’ils ont été découverts par Wilhelm
Conrad Röntgen leur nature était encore
inconnue.
Tube à rayons X
λ= �
� où
λ : longueur d’onde de l’onde électromagnétique
c : vitesse de la lumière (3x108m/s)
v : la fréquence de l’onde
Les rayons X peuvent également être produits en atmosphère.
extrêmement chaud qui sont à des températures
kelvins. Les gaz sont alors composés d’atomes et d’électrons
La radiographie
Les rayons X entrent dans les parties molles du corps, mais
n’arrivent pas à pénétrer l’intérieur des os
durs. En réalité, plus la masse volumique d’un corps est
élevée, plus celui-ci est dense. C’est la densité d’un objet qui
détermine si celui-ci laissera passer les rayons X ou non. C’est
en fait, ce qui explique le phénomène de la radiographie,
puisque c’est grâce à la grande densité des os que vous
pouvez voir une fracture, par exemple, à travers la peau avec
une simple radiographie.
Connaissez-vous le
photon?
C’est la particule associée
aux ondes
électromagnétiques qui
composent principalement
les rayons X
Les rayons X peuvent également être produits en atmosphère. Ils sont formés à partir de gaz
extrêmement chaud qui sont à des températures d'un à plusieurs centaines de
. Les gaz sont alors composés d’atomes et d’électrons possédant une très grande
énergie qui créeront alors des photons.
Les rayons X entrent dans les parties molles du corps, mais
pas à pénétrer l’intérieur des os, puisqu’ils sont
durs. En réalité, plus la masse volumique d’un corps est
ci est dense. C’est la densité d’un objet qui
ci laissera passer les rayons X ou non. C’est
explique le phénomène de la radiographie,
puisque c’est grâce à la grande densité des os que vous
pouvez voir une fracture, par exemple, à travers la peau avec
Les photons
Ils sont formés à partir de gaz
sieurs centaines de millions de
possédant une très grande
énergie qui créeront alors des photons.
Les photons
Comment ont-ils été découverts?
C’est en effectuant des travaux sur les rayons cathodiques que
Wilhelm Conrad Röntgen, un physicien allemand, a découvert les
rayons X. C’est d’ailleurs ce qui lui a valu le premier prix Nobel de
physique en 1901. Il expérimente le 8 novembre 1895, les rayons X
en plaçant la main de sa femme sur leur trajectoire,
entre une plaque photographique et la source de
rayonnement, et observe que les ombres obtenues
sont les os de la main de son épouse, son alliance
étant présente sur l’image affichée. Il constate que
les rayons sont produits par l'impact des rayons cathodiques sur un objet
matériel. Il tire quatre conclusions dans son article : « les rayons X sont
absorbés par la matière ; leur absorption est en fonction de la masse atomique des atomes
absorbants ; les rayons X sont diffusés par la matière ; c'est le rayonnement de fluorescence ;
les rayons X impressionnent la plaque photographique ; les rayons X déchargent les corps
chargés électriquement. »
La découverte de la première source cosmique de rayons X a été
faite en 1962 par Riccardo Giacconi, un physicien
italien. Cette découverte lui a permis de remporter
le prix Nobel de physique en 2002. Cette source
de rayons X fut nommée Scorpius X-1.
Aujourd’hui, nous savons que ces sources nous
proviennent de trous noirs, du soleil et
d’étoiles.
La couche d’ozone nous protège
des rayons x ainsi que de la
majorité des autres rayons de
l’atmosphère. Heureusement, car
ceux-ci sont très nocifs pour la
santé.
Pour terminer…
La découverte des rayons X a été très bénéfique. Grâce à
eux, il est possible de détecter plusieurs problèmes de
santé ainsi que de savoir comment les traiter. Ils ont de
nombreuses utilisations, et qui sait ce qu’ils nous
permettront de faire dans le futur? Toutefois il faut se
méfier d’eux, car ils peuvent être néfastes pour la santé.
Malgré tout, ils apportent plus de bien que de mal, car leur
utilité est contrôlée. Par exemple, les gens qui travaillent à
proximité des rayons X ont des normes à respecter pour
que leur santé n’en soit pas affectée.
Saviez-vous que les rayons X sont aussi utilisé pour la
cristallographie aux rayons X, aussi appelé la
diffractométrie de rayons X? Un concept utilisant la
diffraction du rayon X sur la matière.
Bibliographie
∗ http://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9n%C3%A9rateur_de_rayons_X
∗ http://e-cours.univ-paris1.fr/modules/uved/envcal/html/rayonnement/1-rayonnement-
electromagnetique/1-2-les-ondes-electromagnetiques.html
∗ http://www.sfrnet.org/Data/upload/files/Le%20rayonnement%20X.pdf
∗ http://fr.wikipedia.org/wiki/Astronomie_en_rayons_X
∗ Archives médicales militaires des États-Unis ; Army Medical Museum12
∗ Manuel Quantum Physique
∗ http://fr.wikipedia.org/wiki/Kelvin
∗ Yahoo
∗ La lumière, PASSION DES SCIENCES, GALLIMARD
Avez-vous déjà vu?
«Love Has No Labels » est une vidéo
disponible sur le web mettant en
scène des couples de différentes
nationalités et orientations sexuelles
qui s’embrassent derrière un écran.
Grâce aux rayons x, nous
n’apercevons que les squelettes des
personnes.