2 - Concepts de base
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Ce terme est bien évidemment fonction de l’énergie de la particule, il peut être déterminé
expérimentalement. Connaissant le pouvoir de ralentissement de la particule (perte
d’énergie par unité de parcours) et la valeur de l’ionisation spécifique, on peut déterminer
l’énergie moyenne nécessaire pour créer une paire d’ions dans la matière :
La valeur de W est pratiquement indépendante de l’énergie de la particule, elle varie de
1% dans le cas de particules α d’énergie comprise entre 4 et 9 MeV.
Le tableau 2.3 donne la valeur de W pour quelques éléments.
La valeur de l’énergie moyenne nécessaire pour arracher un électron dans ces matériaux
est en fait inférieure (10 à 15 eV). En effet, la valeur de W prend en compte la part de
l’énergie cédée non sous forme d’ionisation mais d’excitation du cortège.
Transfert linéique d’énergie
On appelle transfert linéique d’énergie (TLE), l’énergie transférée par la particule au milieu
par unité de longueur de trajectoire.
La valeur de ce transfert linéique d’énergie est donnée par la relation de Bethe :
où :
– K représente une constante,
– z est la charge de la particule incidente,
– v est la vitesse de la particule incidente,
– n est le nombre d’atomes par unité de volume,
– Z est le numéro atomique du milieu.
Le TLE est exprimé couramment en KeV>μm –1 .
En analysant cette relation, on s’aperçoit que le TLE est :
– proportionnel :
– au carré de la charge de la particule incidente ;
– au nombre d’atomes constituant le milieu ;
– au nombre de charges des atomes constituant ce milieu ;
– inversement proportionnel :
– au carré de la vitesse de la particule incidente.
Tableau 2.3. Exemples de valeurs moyennes pour créer une paire d’ions dans certains gaz.
Air
Argon
Azote
CO 2
Méthane
Argon - Méthane
W (eV)
33,7
26,2
34,3
32,8
27,3
27
W
S coll
I s
----------dE
dx
-----⎝ ⎠
⎛ ⎞
coll
dl
dx
----- -
⎝ ⎠
⎛ ⎞
---------------------dE
( ) coll
dl
------------------- -
ϭ
ϭ
ϭ
TLE K z
2
ϫ
n
ϫ
Z
ϫ
v
2
--------------------------------------- -
ϭ