Interaction des rayonnements ionisants dans les tissus
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un lien de proportionnalité entre cette concentration et la dose absorbée dans
le milieu. Le coefficient de proportionnalité ND est ici le rendement chimique
en ions ferriques G(Fe
3+ ) qui varie selon la nature et l’énergie des rayonnements et vaut typiquement de l’ordre de 10
–6 Mol/kg/Gy. Ce système présente
l’avantage d’être quasi identique à l’eau. Si la sensibilité des dosimètres fonctionnant selon cette technologie est faible, à savoir une dose minimale acceptable de 20 Gy pour une utilisation métrologique, la performance sur
l’incertitude de l’ordre de 0,1 % rend compatible ce type de dosimètre avec les
laboratoires primaires d’étalonnage.
2.2 Cas des photons
Les photons constituent des rayonnements de type « indirectement ionisant » et vont transmettre leur énergie à des particules secondaires, les électrons, qui déposent par suite tout ou partie de leur énergie dans le milieu.
L’enjeu de ce paragraphe va donc consister à déterminer de façon théorique
quelle énergie tr
E est transférée, en moyenne, aux électrons du tissu à chaque
collision des photons avec les électrons du milieu, permettant d’estimer la seule
grandeur dosimétrique systématiquement accessible : le kerma.
Tout d’abord, quelques rappels sur les spécificités physiques des photons :
le photon est une particule assimilable à une onde de fréquence ν et d’énergie
E = hν. Cela étant, bien que sa masse soit nulle, il est animé d’une quantité
de mouvement p qui ne l’est pas. En effet, en reliant l’énergie à la masse on
aboutit à une expression de la quantité de mouvement dépendant de l’énergie
totale E de la particule :
ν
=
⇔ =
⇔ =
2
2
2
E
E
E mc
m
p
c
c
Comme la vitesse ν du photon est égale à celle de la lumière, la quantité de
mouvement peut s’exprimer : p = hν/c ≠ 0, avec h la constante de Planck qui
vaut : 6,62·10
–34 J·s. La conservation de la quantité de mouvement lors d’une
collision va contribuer à la détermination de l’énergie des particules émergentes en sortie d’interaction. Du point de vue pratique, le domaine d’énergie
des photons intéressant la dosimétrie et la radioprotection se situe pour des
longueurs d’onde inférieures à 100 nm. Pour cette longueur d’onde, l’énergie
correspondante est :
34
8
9
1 9
6,62 10
3 10
12 eV
100 10
1,6 10
hc
E h
−
−
−
⋅
× ⋅
= ν =
=
=
λ
⋅
×
⋅
Cette valeur correspond sensiblement à la plus petite énergie possible
d’ionisation dans les tissus. Concernant l’interaction des photons avec la matière, on peut distinguer trois processus majeurs : l’effet photoélectrique, l’effet
Compton et l’effet de création de paire aux conséquences différentes sur le
transfert en énergie. Nous omettrons, dans ce chapitre, un autre type
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un lien de proportionnalité entre cette concentration et la dose absorbée dans
le milieu. Le coefficient de proportionnalité ND est ici le rendement chimique
en ions ferriques G(Fe
3+ ) qui varie selon la nature et l’énergie des rayonnements et vaut typiquement de l’ordre de 10
–6 Mol/kg/Gy. Ce système présente
l’avantage d’être quasi identique à l’eau. Si la sensibilité des dosimètres fonctionnant selon cette technologie est faible, à savoir une dose minimale acceptable de 20 Gy pour une utilisation métrologique, la performance sur
l’incertitude de l’ordre de 0,1 % rend compatible ce type de dosimètre avec les
laboratoires primaires d’étalonnage.
2.2 Cas des photons
Les photons constituent des rayonnements de type « indirectement ionisant » et vont transmettre leur énergie à des particules secondaires, les électrons, qui déposent par suite tout ou partie de leur énergie dans le milieu.
L’enjeu de ce paragraphe va donc consister à déterminer de façon théorique
quelle énergie tr
E est transférée, en moyenne, aux électrons du tissu à chaque
collision des photons avec les électrons du milieu, permettant d’estimer la seule
grandeur dosimétrique systématiquement accessible : le kerma.
Tout d’abord, quelques rappels sur les spécificités physiques des photons :
le photon est une particule assimilable à une onde de fréquence ν et d’énergie
E = hν. Cela étant, bien que sa masse soit nulle, il est animé d’une quantité
de mouvement p qui ne l’est pas. En effet, en reliant l’énergie à la masse on
aboutit à une expression de la quantité de mouvement dépendant de l’énergie
totale E de la particule :
ν
=
⇔ =
⇔ =
2
2
2
E
E
E mc
m
p
c
c
Comme la vitesse ν du photon est égale à celle de la lumière, la quantité de
mouvement peut s’exprimer : p = hν/c ≠ 0, avec h la constante de Planck qui
vaut : 6,62·10
–34 J·s. La conservation de la quantité de mouvement lors d’une
collision va contribuer à la détermination de l’énergie des particules émergentes en sortie d’interaction. Du point de vue pratique, le domaine d’énergie
des photons intéressant la dosimétrie et la radioprotection se situe pour des
longueurs d’onde inférieures à 100 nm. Pour cette longueur d’onde, l’énergie
correspondante est :
34
8
9
1 9
6,62 10
3 10
12 eV
100 10
1,6 10
hc
E h
−
−
−
⋅
× ⋅
= ν =
=
=
λ
⋅
×
⋅
Cette valeur correspond sensiblement à la plus petite énergie possible
d’ionisation dans les tissus. Concernant l’interaction des photons avec la matière, on peut distinguer trois processus majeurs : l’effet photoélectrique, l’effet
Compton et l’effet de création de paire aux conséquences différentes sur le
transfert en énergie. Nous omettrons, dans ce chapitre, un autre type