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Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
CI 2.3 : Concept de section efficace
microscopique et macroscopique
Considérons que toutes les particules d’un faisceau I provoquent une
réaction (a) sur un noyau cible lorsqu’elles passent à une distance inférieure
à d du centre de la cible. La probabilité P(a) qu’une particule provoque
l’événement (a) dans une cible est proportionnelle au rapport suivant :
Surface efficace
Nombre de centres
Surface apparente d'un centre
( )
Surface totale de la cible
Surface totale de la cible
P a
×
=
=
Schématiquement, comme montré dans la figure ci-dessous, imaginons
un parallélépipède de surface apparente (S) et d’épaisseur (e), et considérons
que la matière qui le constitue ne soit composée que de six atomes susceptibles de provoquer la réaction (a) si ces derniers subissent une collision.
Illustration schématique de la notion de section efficace géométrique.
Si nous considérons que Sd est la surface projetée de chacun des atomes
sur la surface apparente (S), la probabilité P(a) de faire une réaction (a)
devient :
2
d
6
6
( )
S
d
P a
S
S
×
×π
=
=
Si on étend cette approche à un grand nombre d’atomes, l’expression
précédente pour un nombre n d’atomes cibles dans le parallélépipède devient :
2
a
a
( )
n
d
n
P a
Ne
S
S
× π
× σ
=
=
=
σ
(1)
Avec N la densité atomique obtenue comme suit : N(cm
–3 ) = ηA/A, où ηA
est le nombre d’Avogadro : 6,02·10
23 atomes/mol, ρ la masse volumique
(g/cm
3 ) et A la masse atomique (g/mol). σa est appelée section efficace
« géométrique » de la réaction (a) et revient à la probabilité pour qu’une
particule incidente ne rencontre qu’un seul noyau placé sur une surface de 1
cm
2
. Elle est donc homogène à une surface, mais par commodité s’exprime
en barns (1 barn = 10
–24 cm2), ce qui correspond environ à la surface apparente d’un noyau d’uranium. Le terme d est aussi appelé paramètre
d’impact. À une section efficace très inférieure au barn correspond un événement plus rare que la simple collision géométrique. À une section efficace
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
CI 2.3 : Concept de section efficace
microscopique et macroscopique
Considérons que toutes les particules d’un faisceau I provoquent une
réaction (a) sur un noyau cible lorsqu’elles passent à une distance inférieure
à d du centre de la cible. La probabilité P(a) qu’une particule provoque
l’événement (a) dans une cible est proportionnelle au rapport suivant :
Surface efficace
Nombre de centres
Surface apparente d'un centre
( )
Surface totale de la cible
Surface totale de la cible
P a
×
=
=
Schématiquement, comme montré dans la figure ci-dessous, imaginons
un parallélépipède de surface apparente (S) et d’épaisseur (e), et considérons
que la matière qui le constitue ne soit composée que de six atomes susceptibles de provoquer la réaction (a) si ces derniers subissent une collision.
Illustration schématique de la notion de section efficace géométrique.
Si nous considérons que Sd est la surface projetée de chacun des atomes
sur la surface apparente (S), la probabilité P(a) de faire une réaction (a)
devient :
2
d
6
6
( )
S
d
P a
S
S
×
×π
=
=
Si on étend cette approche à un grand nombre d’atomes, l’expression
précédente pour un nombre n d’atomes cibles dans le parallélépipède devient :
2
a
a
( )
n
d
n
P a
Ne
S
S
× π
× σ
=
=
=
σ
(1)
Avec N la densité atomique obtenue comme suit : N(cm
–3 ) = ηA/A, où ηA
est le nombre d’Avogadro : 6,02·10
23 atomes/mol, ρ la masse volumique
(g/cm
3 ) et A la masse atomique (g/mol). σa est appelée section efficace
« géométrique » de la réaction (a) et revient à la probabilité pour qu’une
particule incidente ne rencontre qu’un seul noyau placé sur une surface de 1
cm
2
. Elle est donc homogène à une surface, mais par commodité s’exprime
en barns (1 barn = 10
–24 cm2), ce qui correspond environ à la surface apparente d’un noyau d’uranium. Le terme d est aussi appelé paramètre
d’impact. À une section efficace très inférieure au barn correspond un événement plus rare que la simple collision géométrique. À une section efficace