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Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
tible de générer des champs électriques extrêmement élevés est l’interaction de
laser de très grande luminosité avec la matière. Nous proposons d’illustrer
cette partie avec ces deux types de machines.
4.10.1 Klystrons
Les klystrons permettent d’obtenir des ondes hyperfréquences (de l’ordre
du GHz) de très grande puissance (de l’ordre du mégawatt crête). Ils sont
couramment utilisés dans les radars ou encore pour créer l’onde électromagnétique dans un accélérateur de particules de type Linac. Ainsi, un accélérateur
pour la radiothérapie ne pourrait fonctionner sans ce dispositif. Un oscillateur
classique ne peut engendrer les puissances élevées nécessaires au fonctionnement des accélérateurs ou des radars. Les klystrons sont donc des amplificateurs de puissance haute fréquence. Une amplification classique avec des transistors ou des thyristors ne pourrait engendrer les puissances désirées. Le principe consiste à transporter le gain en énergie via un faisceau d’électrons modulé
à la fréquence désirée. La figure 4.38 présente succinctement le fonctionnement
d’un klystron.
Champ électrique
filament
Cathode
Focalisation
Cavité d’entrée
Cavité de sortie
Collecteur en cuivre
Paquet s d’électrons
Champ électrique
filament
Cathode
Focalisation
Cavité d’entrée
Cavité de sortie
Collecteur en cuivre
Paquet s d’électrons
Figure 4.38 – Schéma de principe de fonctionnement et photographie d’un klystron [5].
Des électrons focalisés sont accélérés une première fois par une tension continue V0. Ils sont modulés par le signal haute fréquence à amplifier, appliqué à
une cavité d’entrée. Certains d’entre eux, en phase avec ce signal lors de leur
passage dans la cavité, acquièrent une énergie supplémentaire : ainsi, leur
énergie peut être doublée. Ils rattrapent ceux qui, transmis plus tôt, ont été
freinés : il y a groupement en paquet des électrons. Ces paquets excitent la
cavité de sortie. Une partie de l’énergie cinétique des électrons (§ 40 %) est
ainsi prélevée et transformée en haute fréquence. L’autre partie est transformée
en rayonnement photonique dans le collecteur où ils sont finalement arrêtés.
Eu égard aux tensions d’accélération (quelques centaines de kilovolts) et aux
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
tible de générer des champs électriques extrêmement élevés est l’interaction de
laser de très grande luminosité avec la matière. Nous proposons d’illustrer
cette partie avec ces deux types de machines.
4.10.1 Klystrons
Les klystrons permettent d’obtenir des ondes hyperfréquences (de l’ordre
du GHz) de très grande puissance (de l’ordre du mégawatt crête). Ils sont
couramment utilisés dans les radars ou encore pour créer l’onde électromagnétique dans un accélérateur de particules de type Linac. Ainsi, un accélérateur
pour la radiothérapie ne pourrait fonctionner sans ce dispositif. Un oscillateur
classique ne peut engendrer les puissances élevées nécessaires au fonctionnement des accélérateurs ou des radars. Les klystrons sont donc des amplificateurs de puissance haute fréquence. Une amplification classique avec des transistors ou des thyristors ne pourrait engendrer les puissances désirées. Le principe consiste à transporter le gain en énergie via un faisceau d’électrons modulé
à la fréquence désirée. La figure 4.38 présente succinctement le fonctionnement
d’un klystron.
Champ électrique
filament
Cathode
Focalisation
Cavité d’entrée
Cavité de sortie
Collecteur en cuivre
Paquet s d’électrons
Champ électrique
filament
Cathode
Focalisation
Cavité d’entrée
Cavité de sortie
Collecteur en cuivre
Paquet s d’électrons
Figure 4.38 – Schéma de principe de fonctionnement et photographie d’un klystron [5].
Des électrons focalisés sont accélérés une première fois par une tension continue V0. Ils sont modulés par le signal haute fréquence à amplifier, appliqué à
une cavité d’entrée. Certains d’entre eux, en phase avec ce signal lors de leur
passage dans la cavité, acquièrent une énergie supplémentaire : ainsi, leur
énergie peut être doublée. Ils rattrapent ceux qui, transmis plus tôt, ont été
freinés : il y a groupement en paquet des électrons. Ces paquets excitent la
cavité de sortie. Une partie de l’énergie cinétique des électrons (§ 40 %) est
ainsi prélevée et transformée en haute fréquence. L’autre partie est transformée
en rayonnement photonique dans le collecteur où ils sont finalement arrêtés.
Eu égard aux tensions d’accélération (quelques centaines de kilovolts) et aux