Interaction des rayonnements ionisants dans les tissus
73
On peut considérer que l’interaction Compton prend effet à partir de
50 keV dans les tissus et qu’elle est le processus principal de transfert d’énergie
dans ce même milieu pour des énergies comprises entre 50 keV et 10 MeV.
2.2.3 L’effet de création de paire
Il s’agit, au voisinage d’un noyau, de l’annihilation d’un photon dont
l’énergie est convertie en création d’une paire électron-positon. En fin de ralentissement, le positon s’annihile à son tour avec un électron du milieu pour
créer deux photons de 0,511 keV, comme illustré à la figure 2.20.
MeV
E
02
,
1
>
γ
−
e
+
e
Ze
+
MeV
E
T e
2
02
,
1
−
=
−
γ
MeV
E
T e
2
02
,
1
−
=
+
γ
MeV
511
,
0
MeV
511
,
0
MeV
E
02
,
1
>
γ
−
e
+
e
Ze
+
MeV
E
T e
2
02
,
1
−
=
−
γ
MeV
E
T e
2
02
,
1
−
=
+
γ
MeV
511
,
0
MeV
511
,
0
Figure 2.20 – Effet de création de paire au voisinage d’un noyau pour un photon
d’énergie supérieure à 1,022 MeV.
Il s’agit d’une réaction à seuil : cet effet nécessite une énergie de photon incident au moins égale à la somme des masses d’un électron et d’un positon, à
savoir : 1,022 MeV. Une fois l’effet provoqué, on peut considérer qu’en
moyenne l’énergie rémanente est répartie de façon équiprobable entre l’électron
et le positon.
e
e
1,022 (MeV)
2
E
T
T
γ
+
−
−
=
≈
(2.39)
En conséquence, l’énergie transférée Etr dans le milieu est la somme des
deux contributions. À noter qu’elle correspond également à l’énergie moyenne
transférée tr
E , puisque seul résultat possible pour une énergie de photon primaire donnée.
tr
1,022
E
E γ
=
−
(2.40)
La section efficace de cet effet est proportionnelle au Z du milieu, élevé au
carré, pondéré par le logarithme de l’énergie du photon incident.
( )
2
pp
ln
Z
E γ
σ ∝
(2.41)
Cet effet est donc marginal dans les tissus pour les domaines d’énergie
usuels et peut être considéré comme significatif à partir d’environ 10 MeV
dans ces mêmes milieux.
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On peut considérer que l’interaction Compton prend effet à partir de
50 keV dans les tissus et qu’elle est le processus principal de transfert d’énergie
dans ce même milieu pour des énergies comprises entre 50 keV et 10 MeV.
2.2.3 L’effet de création de paire
Il s’agit, au voisinage d’un noyau, de l’annihilation d’un photon dont
l’énergie est convertie en création d’une paire électron-positon. En fin de ralentissement, le positon s’annihile à son tour avec un électron du milieu pour
créer deux photons de 0,511 keV, comme illustré à la figure 2.20.
MeV
E
02
,
1
>
γ
−
e
+
e
Ze
+
MeV
E
T e
2
02
,
1
−
=
−
γ
MeV
E
T e
2
02
,
1
−
=
+
γ
MeV
511
,
0
MeV
511
,
0
MeV
E
02
,
1
>
γ
−
e
+
e
Ze
+
MeV
E
T e
2
02
,
1
−
=
−
γ
MeV
E
T e
2
02
,
1
−
=
+
γ
MeV
511
,
0
MeV
511
,
0
Figure 2.20 – Effet de création de paire au voisinage d’un noyau pour un photon
d’énergie supérieure à 1,022 MeV.
Il s’agit d’une réaction à seuil : cet effet nécessite une énergie de photon incident au moins égale à la somme des masses d’un électron et d’un positon, à
savoir : 1,022 MeV. Une fois l’effet provoqué, on peut considérer qu’en
moyenne l’énergie rémanente est répartie de façon équiprobable entre l’électron
et le positon.
e
e
1,022 (MeV)
2
E
T
T
γ
+
−
−
=
≈
(2.39)
En conséquence, l’énergie transférée Etr dans le milieu est la somme des
deux contributions. À noter qu’elle correspond également à l’énergie moyenne
transférée tr
E , puisque seul résultat possible pour une énergie de photon primaire donnée.
tr
1,022
E
E γ
=
−
(2.40)
La section efficace de cet effet est proportionnelle au Z du milieu, élevé au
carré, pondéré par le logarithme de l’énergie du photon incident.
( )
2
pp
ln
Z
E γ
σ ∝
(2.41)
Cet effet est donc marginal dans les tissus pour les domaines d’énergie
usuels et peut être considéré comme significatif à partir d’environ 10 MeV
dans ces mêmes milieux.