RAYONS X

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

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 :

dI est la variation de l'intensité du faisceau incident d'intensité I et dp est la masse par centimètre carré de l'écran.

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

Wilhelm Conrad Röntgen

Photographie

Le physicien allemand Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) est célèbre pour sa découverte des rayons X, en 1895. Il reçut le premier prix Nobel de physique, en 1901. 

Crédits : SSPL/ Getty Images

Afficher

Absorption du faisceau

Absorption du faisceau

Tableau

Quantité de matière en g . cm — 2 constituant l'écran absorbant 90 % du faisceau de rayons X. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

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' [...]


1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 10 pages



Médias de l’article

Radiologie : un tube Coolidge

Radiologie : un tube Coolidge
Crédits : Collection Guy Pallardy

photographie

Rayons X : l'expérience de Röntgen est étudiée

Rayons X : l'expérience de Röntgen est étudiée
Crédits : Collection Guy Pallardy

photographie

Tube à rayons X : spectre continu

Tube à rayons X : spectre continu
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Longueurs d'onde déplacées

Longueurs d'onde déplacées
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Afficher les 12 médias de l'article





Écrit par :

Classification


Autres références

«  RAYONS X  » est également traité dans :

DÉCOUVERTE DES RAYONS X

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 120 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 de divers matériaux et qu'ils sont d'autant plus absorbés que les éléments ont un numéro atomique élevé […] Lire la suite

ANALYTIQUE CHIMIE

  • Écrit par 
  • Alain BERTHOD, 
  • Jérôme RANDON
  •  • 8 878 mots
  •  • 4 médias

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

  • Écrit par 
  • Jean-Pierre MOHEN
  •  • 6 154 mots
  •  • 3 médias

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)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 294 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 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)

  • Écrit par 
  • Guy PALLARDY
  •  • 965 mots
  •  • 3 médias

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)

  • Écrit par 
  • Alain LE DOUARON
  •  • 272 mots
  •  • 1 média

Physiciens britanniques, le père et le fils travaillent ensemble sur la diffraction des rayons X pour les cristaux et établissent, en 1912, la loi reliant la direction de diffraction aux distances entre plans réticulaires. Se servant de leur loi, ils étudient la structure des cristaux, en particulier les halogénures alcalins, ce qui leur valut le prix Nobel de physique en 1915. En 1935, sir Henry […] Lire la suite

COMPTON ARTHUR HOLLY (1892-1962)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 311 mots

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

  • Écrit par 
  • Michel BAUBILLIER, 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 554 mots
  •  • 4 médias

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)

  • Écrit par 
  • Georges KAYAS
  •  • 540 mots

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)

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 434 mots

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

CRISTAUX

  • Écrit par 
  • Marc AUDIER, 
  • Michel DUNEAU
  •  • 7 291 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Diffraction des rayons X »  : […] La diffraction des rayons X est la technique la plus utilisée. Elle sert à l'étude des propriétés cristallographiques d'une très grande diversité de matériaux naturels ou de synthèse dans différentes disciplines scientifiques : minéralogie, chimie organique et minérale, métallurgie, biologie, etc. Le pouvoir diffusant du rayonnement X par un atome dépend de sa densité électronique, située autour […] Lire la suite

DIFFRACTION, physique

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 730 mots

Écart, par rapport aux lois de l'optique géométrique (propagation rectiligne, etc.), de la propagation des ondes (acoustiques, optiques, etc.), en présence d'un obstacle ou, plus généralement, modification de la propagation libre des ondes dont la longueur d'onde n'est pas négligeable devant les dimensions de l'obstacle. En physique ondulatoire, à l'approximation « géométrique », il n'y a propagat […] Lire la suite

DIFFRACTION DES RAYONS X

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 360 mots
  •  • 2 médias

La thèse de William Lawrence Bragg (1890-1971), publiée en 1913 dans les comptes-rendus de la Cambridge Philosophical Society et titrée Diffraction d'ondes courtes électromagnétiques par un cristal , marque la naissance de l'étude moderne des solides, et en particulier des cristaux. Après ses études à Adélaïde en Australie (sa ville natale), puis à l'université de Cambridge (Royaume-Uni), W. L.  […] Lire la suite

ÉLECTRICITÉ - Histoire

  • Écrit par 
  • Jacques NICOLLE
  •  • 6 199 mots
  •  • 11 médias

Dans le chapitre « Ions, rayonnements »  : […] Rudolf Clausius (1822-1888) montra que, puisque la loi d'Ohm s'appliquait aussi aux électrolytes, le champ électrique faisait circuler les ions qui se trouvent dans le liquide vers les électrodes. En 1833, Johann Wilhelm Hittorf (1824-1914) précisa que, dans ce cas, les ions des deux signes ont des vitesses différentes. G. Johnstone Stoney (1826-1911) indiqua alors qu'il devait exister une charg […] Lire la suite

ÉLECTRONIQUE INDUSTRIE

  • Écrit par 
  • Michel-Henri CARPENTIER
  •  • 14 320 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre «  L'électronique médicale »  : […] L 'électronique médicale comprend l'imagerie médicale d'aide au diagnostic, les équipements de soins que sont les irradiateurs (par rayons X, par neutrons, etc.), les équipements destinés à pallier des insuffisances cardiaques tels que les cardiostimulateurs ou les équipements utilisés pour combattre d'autres problèmes du muscle cardiaque tels que les défibrillateurs. Les premiers cardiostimulate […] Lire la suite

E.S.R.F. (European Synchrotron Radiation Facility)

  • Écrit par 
  • Jean-Louis LACLARE
  •  • 2 508 mots
  •  • 2 médias

L'E.S.R.F. (European Synchrotron Radiation Facility), ou Installation européenne de rayonnement synchrotron, est située à l'entrée de Grenoble, au confluent du Drac et de l'Isère . L'idée de la mise en place de ce synchrotron remonte à l'année 1975 : le professeur H. Maier-Leibnitz, alors président de la Fondation européenne de la science, constitua un groupe de travail afin d'étudier la réalisati […] Lire la suite

EUROPEAN XFEL (laser européen à électrons libres et à rayons X)

  • Écrit par 
  • Gabriel GACHELIN
  •  • 1 424 mots
  •  • 4 médias

Le laser européen à électrons libres et à rayons X de quatrième génération, construit à Hambourg en Allemagne, a été inauguré le 1 er  septembre 2017 après une mise en service préliminaire en mai 2017. Cet accélérateur linéaire est à ce jour la source de rayons X monochromatiques la plus intense du monde, capable de produire environ deux cents fois plus de flashes de rayons X par seconde (27 000 […] Lire la suite

GIACCONI RICCARDO (1931-2018)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 378 mots

Astrophysicien italien, Prix Nobel de physique 2002. Né le 6 octobre 1931 à Gènes (Italie), Riccardo Giacconi a obtenu son doctorat en physique des particules élémentaires en 1954 à l'université de Milan. Après quelques années de recherche et d'enseignement à l'université de Milan, à l'université de l'Indiana (États-Unis), puis à Princeton, il est recruté en 1959 par une société privée de recher […] Lire la suite

HOUNSFIELD GODFREY NEWBOLD (1919-2004)

  • Écrit par 
  • Jean-Yves NAU
  •  • 759 mots

Ingénieur scientifique britannique, lauréat du prix Nobel de physiologie ou médecine 1979 pour l'ensemble de ses travaux ayant permis la mise au point et le développement de la technique du scanner. Né le 28 août 1919 près de Newark, dans le Nottinghamshire, Godfrey Newbold Hounsfield est le cinquième enfant d'un ancien ouvrier métallurgiste ayant choisi de devenir fermier au lendemain de la Premi […] Lire la suite

Voir aussi

Les derniers événements

17-24 juin 1985 • États-Unis - France • Participation d'un astronaute français à une mission spatiale américaine

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 24 mars 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayons-x/