Interaction des rayonnements ionisants dans les tissus
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2.3.3 Capture radiative (n,γ)
Dans cette réaction inélastique, le neutron incident reste « piégé » dans le
noyau composé et la désexcitation s’opère par émission d’un photon :
+
+
+
→
→
+γ
1 *
1
NC
A
A
A
Z
Z
Z
n
X
X
X
La conséquence d’une telle réaction est la libération possible d’un photon
de haute énergie pouvant aller jusqu’à 8 MeV sur les noyaux légers.
Figure 2.38 – Diagramme énergétique d’une capture radiative.
Cette réaction est sans seuil et très probable pour des neutrons thermiques.
L’énergie moyenne emportée par le noyau de recul, si on considère l’énergie du
neutron incident nulle, s’obtient par la conservation de la quantité de mouvement :
γ
γ
γ
γ
§ ·
= Ÿ
+ = ⇔
−
=
⇔ ¨ ¸
¨ ¸
© ¹
=
⇔
=
¦
2
r
2
2 2
tr
2
0
0
'
0
'
2 '
v
v
v
E
E
p
p p
mv
c
c
E
m v
E
m c
Ainsi, dans le cas du
14
N pour lequel lors de la capture radiative un photon
de 10,83 MeV est émis, l’énergie du noyau de recul est :
( )
γ
=
=
=
×
×
+
2
2
14
tr
2
10,83
( N)
4 keV
2 938 (14 1)
2 '
E
E
m c
L’énergie transférée est donc infime. Dans les tissus biologiques, cette réaction a lieu dans le domaine des neutrons thermiques sur l’hydrogène avec une
faible section efficace. Le noyau d’hydrogène excité libère alors un photon caractéristique de 2,2 MeV. La capture radiative contribue faiblement à l’énergie
transférée dans le domaine d’énergie compris entre 0 et une dizaine d’eV et
seule l’énergie infime du noyau cible de recul sera absorbée localement.
À noter que les gammas de forte énergie émis lors des captures radiatives
(plusieurs MeV) vont interagir ultérieurement avec les tissus et contribuer,
dans un milieu épais, à augmenter la dose absorbée.