III.2.1.5 Effet photoélectrique :
C'est un phénomène d'absorption totale. Le photon
incident disparait après avoir donné toute son énergie
à un électron d'un atome du milieu.
L'électron éjecté emporte une énergie
cinétique ???? égale à la differance entre
l'énergie ?????? du photon incident et son énergie de liaison
W.
???? = ?????? - ?? (1.9)
A la suite de l'expulsion de l'électron par effet
photoélectrique, il ya réarrangement électronique avec
émission de photons de fluorescence
- Soit de photon X pour les atomes lourd
- Soit de photons ultra-violets pour les atomes légers.
Le photon de fluorescence peut à son tour expulser un
deuxième électron de l'atome ; dans ce cas on dit qu'il s'agit
d'un électron Auger.
Figure1. 6: l'effet
photoélectrique.
III.2.1.6 Effet COMPTON :
La diffusion Compton correspond à un choc entre un
photon hí et un électron de valence faiblement lié. Le
photon est alors diffusé avec une énergie inférieure
à son énergie incidente h??0 (avec ??0< ??). L'électron
dit de recul est éjecté avec une énergie cinétique
Ecin complémentaire de l'énergie du photon diffusé (h?? =
h??0+Ecin) et un angle Ö. Get électron de recul peut provoquer des
ionisations ultérieures. L'angle de diffusion de l'électron de
recul peut être calculé à l'aide de la formule suivante
:
??
L?? = (1 - ????????) (1.10)
??????
Où Lë est la différence de longueur d'onde
entre le photon incident et le photon diffusé, me est la
masse de l'électron.
Figure1.7: effet Compton.
III.2.1.7 Effet de création de paires :
Dans le champ électrique intense qui règne au
voisinage du noyau, le photon peut se matérialiser sous forme d'un
électron et d'un positon. Une énergie supérieure à
1,022MeV, correspondante à leurs masses, est dépensée pour
créer l'électron et le positon. L'excédent
d'énergie se répartit, sous forme d'énergie
cinétique, entre les deux particules.
???? = ???? - 2???? (1.11)
L'électron et le positon sont ensuite ralentis dans la
matière par suite de collisions. Lorsqu'il est suffisamment lent, le
positon rencontre un électron du milieu et les deux particules
s'annihilent en émettant deux photons de 0,51 MeV.
Figure1.8: le processus de création de
paires.
III.2.1.8 Importance relative des effets
photoélectrique, Compton, et de création de paires :
On peut en fonction du numéro atomique du milieu et de
l'énergie du rayonnement électromagnétique définir
trois zones de prépondérance pour chacune des trois interactions
fondamentales [1].
Figure 1.9: limportance relative des trois effets
en fonction de l'énergie
hõ du photon et du numéro
atomique Z du milieu.
L'effet photoélectrique est dominant à basse
énergie. Dans les matériaux lourds, il cesse de l'être
à partir de 500 KeV.
A haute énergie, c'est l'effet de production de paire qui
est prédominant, il commence à le devenir à partir de 5
MeV dans les matériaux de Z élevé.
Entre les deux, se situe un domaine où c'est l'effet
Compton qui domine. Pour les milieux de faible Z (carbone, air, eau, tissus
humains), ce domaine est extrêmement large (de 20 KeV à 3
MeV).
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