RAYONS X
Carte mentale
Élargissez votre recherche dans Universalis
Production
La source usuelle des rayons X est appelée le tube Coolidge, du nom de son inventeur (1917). C'est un tube à vide comportant deux électrodes, une cathode émettrice d'électrons (filament de tungstène chauffé) et une anode, ou anticathode, masse métallique portée à un potentiel positif de l'ordre de 10 à 300 kilovolts dans les tubes ordinaires. Si la source de tension est un simple transformateur, le tube n'émet que pendant l'alternance où l'anode est positive (le tube est dit autoredresseur). Il comporte une fenêtre d'une nature telle qu'elle n'absorbe pas trop les rayons X émis (en verre pour les rayons durs, en béryllium pour les rayons mous, en mylar très mince pour les rayons très mous).
Dans une ampoule où l'on a fait le vide, l'émission de rayons X se produit au niveau d'une anticathode AC qui reçoit les électrons que propulse la cathode FC. Invention de 1917.
Crédits : Collection Guy Pallardy
Rayons X : l'expérience de Röntgen est étudiée
Dans un laboratoire universitaire, des étudiants apprennent à maîtriser le rayonnement X découvert en 1895 par Wilhelm Röntgen. On leur présente un tube à vide, où l'émission de rayons aura lieu, ainsi que deux types de générateurs à haute tension, qui fourniront l'énergie nécessaire.
Crédits : Collection Guy Pallardy
Deux phénomènes bien distincts sont à l'origine de la production des rayons X : l'émission du spectre continu, d'une part, et celle des raies caractéristiques, d'autre part.
Spectre continu
Le spectre d'émission est constitué par un ensemble de radiations dont l'intensité varie de façon continue avec la longueur d'onde. La figure donne l'exemple d'un spectre émis par une anticathode de tungstène. Les faits essentiels sont les suivants :
Tube à rayons X : spectre continu
Spectre continu émis par un tube à rayons X sous la tension de 44 kilovolts
Crédits : Encyclopædia Universalis France
– le spectre comporte un seuil d'émission brusque du côté des courtes longueurs d'onde, cette limite inférieure étant inversement proportionnelle à la tension appliquée ;
– quand la tension appliquée au tube croît, la proportion des rayonnements de courte longueur d'onde augmente : on dit que le rayonnement devient plus dur.
D'après l'électromagnétisme classique, un électron en mouvement accéléré émet une radiation électromagnétique continue. Or, dans le tube de rayons X, l'électron du faisceau cathodique est décéléré brusquement ; sa vitesse au moment de l'impact est égal à √(2e/m)V, soit 50 000 kilomètres par seconde pour V = 8 000 volts ; elle s'annule sur un parcours de l'ordre du micron dans le métal de l'anticathode. Il en résulte une impulsion de rayonnement, dite de freinage (Bremsstrahlung). Mais la présence d'un seuil d'émission ne peut être expliquée que par la théorie quantique. L' [...]
1
2
3
4
5
…
pour nos abonnés,
l’article se compose de 10 pages
Écrit par :
- André GUINIER : membre de l'Académie des sciences
Classification
Autres références
« RAYONS X » est également traité dans :
DÉCOUVERTE DES RAYONS X
En novembre 1895 à Würzburg (Allemagne), Wilhelm Röntgen (1845-1923) remarque que le verre du tube cathodique qu'il utilise pour ses expériences émet un rayonnement invisible capable d'impressionner une plaque photographique. Il montre aussi que ces rayons, qu'il nomme X, causent la fluorescence de divers matériaux et qu'ils sont d'autant plus absorbés que les éléments ont un numéro atomique élevé […] Lire la suite
ANALYTIQUE CHIMIE
Dans le chapitre « Fluorescence » : […] Certains atomes ou molécules, excités par l'absorption d'une radiation électro-magnétique, peuvent retourner à leur état fondamental en émettant une radiation d'énergie inférieure à celle de la radiation qui a permis d'atteindre le niveau d'état excité. La fluorescence moléculaire utilise une radiation excitatrice dans le domaine de l'ultraviolet. Après un bref délai (de l'ordre de la nanoseconde) […] Lire la suite
ART & SCIENCES
Dans le chapitre « Les hautes technologies de la science et la reconnaissance du patrimoine » : […] Les méthodes scientifiques d'examen et d'analyse des œuvres d'art, d'archéologie et d'ethnologie ont joué un rôle décisif dans la découverte des œuvres du passé et dans la création de la notion de patrimoine. Les laboratoires des musées sont créés au début du xx e siècle pour mieux explorer les œuvres patrimoniales dans leur réalité physique et technique et pour définir de manière mieux adaptée l […] Lire la suite
BARKLA CHARLES GLOVER (1877-1944)
Charles Glover Barkla naquit à Widnes, dans le Lancashire (Grande-Bretagne) le 7 juin 1877. Après des études à Liverpool, il fit ses premières recherches à Cambridge puis retourna à Liverpool de 1902 à 1909. Il fut alors nommé professeur à l'université de Londres, avant d'occuper la chaire de physique de l'université d'Édimbourg de 1913 jusqu'à sa mort, le 23 octobre 1944 à Édimbourg. C'est à l'ét […] Lire la suite
BÉCLÈRE ANTOINE (1856-1939)
Bachelier à dix-sept ans après de brillantes études au lycée Bonaparte (l'actuel lycée Condorcet), Antoine Béclère envisage l'École normale supérieure, puis se dirige vers les études de médecine, encouragé par l'exemple de son père, Claude Béclère, descendant de cultivateurs bourguignons, qui exerçait la médecine à Paris. Reçu externe en 1875, Antoine Béclère réussit à vingt et un ans l'internat […] Lire la suite
BRAGG sir WILLIAM HENRY (1862-1942) & sir WILLIAM LAWRENCE (1890-1971)
Le physicien britannique William Henry Bragg et son fils, le physicien australien William Lawrence Bragg, ont été à l’origine de l’étude de la structure cristalline de composés inorganiques et de molécules organiques au moyen de rayons X. Grâce à ces travaux, ils ont obtenu le prix Nobel de physique en 1915, si bien que William Lawrence Bragg, à vingt-cinq ans, est le plus jeune récipiendaire d’u […] Lire la suite
COMPTON ARTHUR HOLLY (1892-1962)
Né le 10 septembre 1892 à Wooster dans l'Ohio, Arthur Holly Compton était le fils d'un professeur de philosophie. Il termina ses études universitaires à Princeton, où il soutint sa thèse en 1916. En 1923, Compton découvrit l'effet qui porte son nom : en bombardant des atomes de carbone avec des rayons X, il nota que le rayonnement était parfois diffusé avec une longueur d'onde accrue, l'augmentati […] Lire la suite
COMPTON EFFET
Les rayonnements électromagnétiques de haute énergie (rayons X et γ) interagissent avec la matière selon trois processus : effet photoélectrique ; création de paires électrons-positrons ; enfin, diffusion élastique des photons sur des électrons libres ou peu liés, appelée effet Compton. Celui-ci est dû à l'interaction d'un rayon X ou d'un rayon γ avec un électron. Il s'interprète par la réaction […] Lire la suite
COOLIDGE WILLIAM DAVID (1873-1975)
Physicien et chimiste américain, né à Hudson (Massachusetts) et mort à Schenectady (État de New York). Descendant d'une famille rurale, le physicien américain William David Coolidge poursuit ses études au célèbre Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) où il obtint le diplôme d'ingénieur électricien en 1896. Très attiré par la physique des rayons X, récemment découverts par Röentgen (1895), […] Lire la suite
CORMACK ALLAN MACLEOD (1924-1998)
Physicien américain d'origine sud-africaine, Prix Nobel de physiologie ou médecine en 1979 (conjointement à Godfrey Hounsfield), pour le développement de la tomodensitométrie (ou scanner), examen qui a enrichi les méthodes d'exploration d'une nouvelle technique de diagnostic très performante. Allan Cormack fait figure d'exception parmi les lauréats du prix Nobel, dans la mesure où il est le seul […] Lire la suite
Voir aussi
Les derniers événements
États-Unis – France. Participation d'un astronaute français à une mission spatiale américaine. 17-24 juin 1985
après avoir recueilli des informations sur les gaz chauds et les rayons X émis par diverses galaxies. Quant à Patrick Baudry, il se consacre à deux expériences biomédicales, mises au point par des chercheurs français : « échographie » destinée à étudier l'adaptation de l'appareil cardio-vasculaire humain à l'apesanteur, et « équilibre et vertige » visant à mesurer le comportement neuro-sensoriel de l'homme en absence de gravité. […] Lire la suite
Pour citer l’article
André GUINIER, « RAYONS X », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 13 avril 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/rayons-x/