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Radioprotection et ingénierie nucléaire
On définit également le pouvoir d’arrêt massique qui présente comme intérêt l’indépendance de l’état physique :
Deux mécanismes de perte d’énergie sont possibles pour les particules chargées :
– les collisions qui regroupent les phénomènes d’ionisation et d’excitation ;
– le rayonnement de freinage avec les noyaux.
Ionisation
Il s’agit de l’arrachement d’un des électrons très liés du cortège électronique (Figure 2.9).
Cette interaction n’est possible que si l’énergie incidente est supérieure à l’énergie de
liaison de l’électron sur sa couche.
Une partie de l’énergie transférée est utilisée pour réaliser l’extraction de l’électron, l’autre
partie est utilisée sous forme d’énergie cinétique par l’électron éjecté. Il y a donc deux
électrons mis en mouvement suite à une ionisation.
D’un atome électriquement neutre au départ, on obtient après l’interaction un atome
chargé une fois positivement (ion lourd) et un électron libre. Ce couple est appelé paire
d’ions.
Excitation
L’énergie cédée à l’électron est inférieure à l’énergie de liaison de l’électron (Figure 2.10).
L’électron est « bousculé », passant sur une couche plus externe, donc moins liée. Le cortège
électronique est alors dit « excité ». En effet l’état énergétique du cortège électronique est
plus important (le surplus d’énergie est égal à la différence d’énergie de liaison entre le
niveau initial et le niveau final, c’est également l’énergie qui a été cédée à l’électron).
La lacune créée provoque un réarrangement du cortège, le surplus d’énergie étant réémis
sous forme :
– de photons : il s’agit de l’émission d’un photon dont l’énergie va de l’ultraviolet au X.
L’énergie du photon émis est égale à la différence d’énergie de liaison entre les couches ;
– d’électrons : il s’agit de l’émission d’un électron dit « électron Auger ».
Figure 2.9. Phénomène d’ionisation par une particule chargée.
S
␳
-- -
1
␳
-- -
dE
dx
-----ϫ
ϭ
Electron éjecté
Rayonnement
directement
ionisant
Interaction