4. Aspects physiques et biologiques
La section efficace de l'effet Compton, c'est-à-dire sa probabilité, dépend de la nature du milieu diffuseur et de l'énergie des photons. Elle est proportionnelle au nombre d'électrons de l'atome et le phénomène est prédominant entre 0,1 et 10 MeV. Dans ce domaine d'énergie, l'effet Compton est donc le principal responsable du pouvoir ionisant des rayons γ. Cette propriété est utilisée pour la mesure de leur intensité et de leur énergie. Les milieux sensibles sont gazeux (compteur proportionnel), liquides (scintillateur) ou solides (cristal scintillateur, jonction semi-conductrice), cela constitue l'aspect positif de l'effet Compton en physique. Il existe également un aspect négatif. En effet, tout faisceau de rayon traversant la matière subit une dégradation : ses dimensions géométriques augmentent, la définition de son énergie diminue et l'on doit tenir compte d'une émission parasite d'électrons. L'action des rayons X et γ sur les tissus vivants est due en partie à l'effet Compton. L'ordre de grandeur du parcours des électrons de recul est très important. Pour des rayons X de 200 keV, la longueur du parcours est une fraction de millimètre, de sorte que l'absorption de l'énergie du faisceau varie exponentiellement avec la profondeur du tissu, provoquant une surexposition dangereuse de la peau pendant le traitement d'organes profonds. Par contre, pour des radiations de 20 MeV émises par un bêtatron, le parcours est de l'ordre de 10 cm, et l'absorption maximale se produit à 4 cm à l'intérieur du corps. Cette propriété est effectivement utilisée pour certaines applications en radiothérapie.
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