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Les rayons X
Description
Carte d'identité des rayons X
Les rayons X composés de photons, comme la lumière visible par l'oeil humain, sont des rayonnements électromagnétiques
(comme la lumière, les micro-ondes, les ondes radiophoniques et les rayons γ). Cependant, ils ont la particularité d'avoir
une longueur d'onde très courte, c'est pourquoi ils sont invisibles par l'oeil humain.
Les rayonnements électromagnétiques sont des quantités d'énergie voyageant sous la forme d'une combinaison d'un champ électrique
et d'un champ magnétique. Ces deux champs d'énergie sont perpendiculaires l'un à l'autre et possèdent une intensité qui est représentée
par une courbe sinusoïdale.
| La fréquence, la longueur d'onde et la vitesse sont reliées ainsi: | |
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c = Vitesse de la lumière ≈ 299 792 458 m.s-1 λ = Longueur d'onde (en mètre) v = Fréquence |
On peut ainsi déterminer 5 grandes familles de rayonnements en fonction de la longueur d'onde:
- Les ondes radioélectriques
- Les rayonnements infrarouges
- Les rayonnements visibles
- Les rayonnements ultraviolets
- Les rayonnements X et γ (λ<10-8m)
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| Tableau des longueurs d'ondes des différents rayonnements |
Les rayons X diffèrent des rayons γ par leur origine:
- rayons x : photons produits par les électrons des atomes
- rayon γ : photons produits par les noyaux des atomes
| La formule de la quantité d'énergie est: | |
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E = Energie (en Joules) h = Constante universelle de Planck = 6,626.10-34 J.s c = Vitesse de la lumière ≈ 299 792 458 m.s-1 λ = Longueur d'onde (en mètre) v = Fréquence |
Les rayons X ont suffisamment d'énergie pour pouvoir, lors de la traversée de matière, éjecter un électron. L'atome perd un électron, il perd donc sa charge neutre et devient un atome de charge électrique e+ où e est la charge élémentaire.
| Charge élémentaire: |
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Structure de l'atome:
Avant de présenter la production et le fonctionnement des rayons X, nous avons pensé faire un rappel de quelques notions sur les atomes:
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| Structure de l'atome |
Les couches électroniques autour d'un noyau possèdent chacune un nombre quantique noté n affilié à une lettre,
souvent K=1, L=2, M=3 etc.
Le nombre maximum d'électrons pouvant être contenus sur la couche électronique x d'un noyau est défini
par le nombre quantique nx et on peut ainsi définir la fonction calculant cette capacité maximum.
| Fonction définissant la capacité maximum d'une couche électronique |
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On peut ainsi classer les résultats dans un tableau:
| Capacité des couches électroniques d'un atome | |||||
| Valeur de n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Lettre désignant la couche | K | L | M | N | O |
| Capacité maximum | (2*1²) = 2 | (2*2²) = 8 | (2*3²) = 18 | (2*4²) = 32 | (2*5²) = 50 |
L'absorption des rayons X
L'absorption des rayons X par une substance quelconque dépend de la densité et du poids atomique de cette dernière:
plus la longueur d'onde λ du rayonnement est faible, c'est-à-dire plus on se rapproche
des rayons γ dans le tableau du spectre électromagnétique, plus le rayonnement est important.
Ce sont les rayons X durs (λ ≈ 10-11m).
Au contraire, plus la longueur d'onde λ est grande, c'est à dire plus on se rapproche des ultraviolets
dans le spectre électromagnétique, plus le rayonnement est absorbé.
Ces rayons sont appelés rayons X mous. (λ ≈ 10-8m).
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