Interaction des rayonnements nucléaires avec la substance

Interaction des rayonnements nucléaires avec la substance

L'interaction des rayonnements nucléaires avec la substance dépend de la nature du rayonnement.

Rayonnement alpha

Les vitesses des particules alpha sont de quelques centaines de kilomÈtres par seconde, ce qui signifie des énergies cinétiques entre 4 et 9 MeV. L'interaction avec les atomes du milieu se matérialise dans leur ionisation. Ainsi, une particule alpha peut engendrer jusqu'à 30000 ions sur chaque centimÈtre de parcours. L'ionisation spécifique, c'est-à-dire le nombre d'ions par centimÈtre, est plus accentuée pour les particules alpha à petite vitesse. La distance parcourue par une particule alpha jusqu'à l'arrÊt s'appelle parcours et peut Être calculée selon la formule empirique:

oÙ W est l'énergie cinétique initiale de la particule, et b est une constante qui caractérise le milieu. Dans les matiÈres denses (par exemple, le verre) le parcours des particules alpha est inférieur à la valeur de 1 mm.

Rayonnements bÊta

Les énergies des particules bÊta émis par un élément radioactif forment un spectre continu, borné par une valeur maximum W_max. La valeur moyenne de l'énergie d'une particule bÊta peut Être considérée comme étant la troisiÈme partie de l'énergie maximum. Comme dans le cas des particules alpha, le principal effet du passage du rayonnement bÊta à travers une substance est l'ionisation des atomes du milieu, mais l'ionisation spécifique est seulement la centiÈme partie de l'ionisation correspondante à une particule alpha. Puisque l'énergie cinétique d'une particule bÊta se dissipe plus lentement, il résulte que son parcours est plus grand que celui des particules alpha (il peut atteindre jusqu'à 8 m en air). L'intensité d'un faisceau de rayonnements bÊta décroit avec la distance selon une loi exponentielle.

Rayonnements gamma

Les rayonnements gamma sont composés par des photons. Leurs énergies ont un ordre de grandeur de quelques megaélectronsvolts. L'interaction avec la substance a lieu par trois processus distincts:

Þ          l'effet photoélectrique, c'est-à-dire l'interaction avec des électrons appartenant à la substance, accompagnée par l'absorption du photon

Þ          la formation des paires, c'est-à-dire la transformation spontanée d'un photon d'énergie supérieure à 1,02 MeV dans une paire électron-positron

Þ          diffusion Compton, c'est-à-dire le processus de collision élastique entre un photon et un électron de la substance

Les électrons secondaires délivrés par ces trois processus peuvent déterminer l'ionisation du gaz considéré.

La diminution de l'intensité d'un faisceau de photons gamma obéit à une loi exponentielle:

oÙ m est le coefficient apparent d'absorption, et d est la distance parcourue par le faisceau. Le coefficient apparent d'absorption est l'effet de la combinaison des trois procÈs décrits auparavant.