RAYONS X
Propriétés
L'interaction des rayons X et de la matière est conditionnée par les valeurs de leurs longueurs d'onde et de l'énergie du photon par rapport, d'une part, aux dimensions des atomes et, d'autre part, aux énergies de liaison des électrons atomiques.
Absorption des rayons X dans la matière
L' absorption des rayons X dans la matière se traduit par la diminution de l'intensité du faisceau traversant un écran. Les photons disparus du faisceau transmis ou bien ont été déviés par diffusion ou bien ont été transformés par choc sur les atomes, donc réellement absorbés par la matière par effet photoélectrique.
Le cœfficient massique μ d'absorption d'un écran est défini par :
L'absorption des rayons X est un phénomène atomique : pour un composé, elle est simplement la somme des absorptions des éléments constituants ; elle ne dépend donc pas de leurs modes de liaison. Ainsi, le plomb du cristal (verre au plomb) produit la même absorption qu'une lame de plomb métallique contenant la même quantité de plomb que le verre par unité de surface.
L'absorption de toute substance est donc aisément calculable à partir des tables donnant les cœfficients pour les éléments en fonction de la longueur d'onde. D'une façon générale, le cœfficient d'absorption croît avec le nombre atomique (à peu près comme Z3) et avec la longueur d'onde.
Les rayons durs, de courte longueur d'onde, peuvent traverser des épaisseurs de matière considérables sans être complètement éteints, et c'est cette propriété, jugée extraordinaire quand on ne connaissait que la lumière, qui a attiré d'abord l'attention sur les rayons X (découverte de Röntgen, 1895). Le tableau donne les épaisseurs des écrans en carbone, fer, plomb, qui réduisent l'intensité à 1/10 de la valeur de l'intensité incidente.
Wilhelm Conrad Röntgen
SSPL/ Getty Images
Absorption du faisceau
Encyclopædia Universalis France
Le coefficient d'absorption pour un élément donné présente des discontinuités en fonction de la longueur d'onde qui s'expliquent par le mécanisme de l'effet photoélectrique.
Le choc de l'atome et du photon est comparable à celui de l'atome et de l'électron, choc décrit lors de l'étude de l'émission des raies caractéristiques : l'atome qui a absorbé le photon est ionisé, c'est-à-dire qu'un électron est expulsé. Pour qu'une certaine couche électronique puisse être ionisée, il faut que l'énergie du photon hν soit supérieure à l'énergie de liaison de l'électron. Une couche donnée, K par exemple, ne sera donc ionisée que par des radiations de fréquence ν supérieure à νK, telle que hνK = WK = hc/λK ; la longueur d'onde λ doit donc être inférieure à :
À chaque couche électronique correspond une longueur d'onde limite, comme il lui correspond un potentiel limite d'excitation VK (exprimé en volts) ; ces deux valeurs sont reliées par la relation :
Dès que λ est inférieur à λK, l'absorption par la couche K a sa valeur maximale et décroît ensuite avec λ. Telle est l'origine des brusques discontinuités dans la courbe d'absorption. Le même phénomène se produit pour les couches L, mais les discontinuités sont moins importantes : ainsi, le coefficient d'absorption est multiplié par un facteur de l'ordre de 8 à la limite K ; à la limite LIII, ce facteur est voisin de 3.
À l'intérieur d'un même domaine de longueurs d'onde (par exemple au-dessous de λK, entre λK et λLIII), le cœfficient d'absorption varie à peu près comme λ3.
Au voisinage de la discontinuité d'absorption, le coefficient d'absorption présente des modulations qui sont dues à l'influence des atomes voisins[...]
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Écrit par
- André GUINIER : membre de l'Académie des sciences
Classification
Pour citer cet article
André GUINIER. RAYONS X [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Radiologie : un tube Coolidge
Collection Guy Pallardy
Rayons X : l'expérience de Röntgen est étudiée
Collection Guy Pallardy
Tube à rayons X : spectre continu
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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DÉCOUVERTE DES RAYONS X
- Écrit par Bernard PIRE
- 121 mots
- 1 média
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...
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DÉTECTEURS DE PARTICULES
- Écrit par Pierre BAREYRE, Jean-Pierre BATON, Georges CHARPAK, Monique NEVEU, Bernard PIRE
- 10 978 mots
- 12 médias
...choix de certaines composantes. Ainsi, pour absorber les neutrons lents avec grande efficacité, on utilise le fluorure de bore ou l'hélium 3 ; pour les rayons X, on utilise le xénon ou le krypton ; pour les particules chargées, le critère recherché est souvent le gain maximal permis. En raison de son bas... -
ANALYTIQUE CHIMIE
- Écrit par Alain BERTHOD, Jérôme RANDON
- 8 885 mots
- 4 médias
La fluorescence X s'intéresse, elle aussi, aux atomes de l'échantillon. Les rayons X, de plus forte énergie que les rayons ultraviolets, peuvent arracher les électrons des couches internes des atomes. Ces électrons n'étant pas impliqués dans les liaisons chimiques des molécules, les ondes réémises... -
ART & SCIENCES
- Écrit par Jean-Pierre MOHEN
- 6 165 mots
- 3 médias
...laboratoire dès 1888 pour désaliniser les briques venues des palais mésopotamiens de Suse, dans les autres musées d'Europe les laboratoires sont créés avec l'installation d'une source de rayons X destinés à explorer les œuvres en profondeur. On citera les musées de Francfort et de Weimar autour de 1914,... -
BARKLA CHARLES GLOVER (1877-1944)
- Écrit par Bernard PIRE
- 295 mots
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...
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Voir aussi
- ONDE ou RAYONNEMENT ÉLECTROMAGNÉTIQUE
- ABSORPTION, physique
- IONISATION
- GEIGER-MÜLLER COMPTEUR DE
- DÉTECTEURS DE PARTICULES
- CATHODIQUES RAYONS
- CHAMBRE D'IONISATION
- ÉMISSION, physique
- CRISTALLOGRAPHIE
- RADIOGRAPHIE
- COUCHES ÉLECTRONIQUES
- AMORPHE ÉTAT
- BRAGG LOI DE
- NUMÉRO ATOMIQUE ou NOMBRE ATOMIQUE (Z)
- DOSE, radiobiologie
- BREMSSTRAHLUNG ou RAYONNEMENT DE FREINAGE
- NIVEAU, physique atomique
- RADIOCRISTALLOGRAPHIQUE ANALYSE
- MOSELEY LOI DE
- COOLIDGE TUBE
- ANTICATHODE
- SCANNER, médecine
- RADIATION
- FLUORESCENCE X
- DIFFUSION DE LA LUMIÈRE
- LONGUEUR D'ONDE
- RAIE SPECTRALE
- SPECTRE X
