Les rayons X , également connus sous le nom de rayonnement X , se réfèrent au rayonnement électromagnétique (pas de masse au repos, pas de charge) des hautes énergies. Les rayons X sont des photons de haute énergie avec des longueurs d’onde courtes et donc des fréquences très élevées. La fréquence de rayonnement est un paramètre clé de tous les photons, car elle détermine l’énergie d’un photon. Les photons sont classés en fonction des énergies des ondes radioélectriques de faible énergie et du rayonnement infrarouge, à travers la lumière visible, aux rayons X à haute énergie et aux rayons gamma .
La plupart des rayons X ont une longueur d’onde allant de 0,01 à 10 nanomètres (3 × 10 16 Hz à 3 × 10 19 Hz), correspondant à des énergies comprises entre 100 eV et 100 keV. Les longueurs d’onde des rayons X sont plus courtes que celles des rayons UV et généralement plus longues que celles des rayons gamma. La distinction entre les rayons X et les rayons gamma n’est pas si simple et a changé au cours des dernières décennies. Selon la définition actuellement valable, les rayons X sont émis par des électrons à l’extérieur du noyau, tandis que les rayons gamma sont émis par le noyau .
Demi couche de valeur
La couche à demi-valeur exprime l’épaisseur du matériau absorbant nécessaire pour réduire l’intensité du rayonnement incident d’un facteur deux . Il existe deux caractéristiques principales de la couche de demi-valeur:
- La couche de demi-valeur diminue à mesure que le numéro atomique de l’absorbeur augmente. Par exemple, 35 m d’air sont nécessaires pour réduire l’intensité d’un faisceau de rayons X de 100 keV par un facteur de deux alors que seulement 0,12 mm de plomb peut faire la même chose.
- La couche de demi-valeur pour tous les matériaux augmente avec l’énergie des rayons X. Par exemple, de 0,26 cm pour le fer à 100 keV à environ 0,64 cm à 200 keV.
Demi-couche de valeur – Exemple:
De quelle quantité d’eau avez-vous besoin pour réduire l’intensité d’un faisceau de rayons X monoénergétique de 100 keV ( faisceau étroit ) à 1% de son intensité incidente? La couche de demi-valeur pour les rayons X à 100 keV dans l’eau est de 4,15 cm et le coefficient d’atténuation linéaire pour les rayons X à 100 keV dans l’eau est de 0,167 cm -1 . Le problème est assez simple et peut être décrit par l’équation suivante:
Si la couche de demi-valeur pour l’eau est de 4,15 cm, le coefficient d’atténuation linéaire est:
Maintenant, nous pouvons utiliser l’équation d’atténuation exponentielle:
L’épaisseur d’eau requise est donc d’environ 27,58 cm . C’est une épaisseur relativement importante et elle est causée par de petits nombres atomiques d’hydrogène et d’oxygène. Si nous calculons le même problème pour le plomb (Pb) , nous obtenons l’épaisseur x = 0,077 cm .
Demi couches de valeur
Tableau des demi-couches de valeur (en cm) pour différents matériaux à des énergies de photons de 100, 200 et 500 keV.
Absorbeur | 100 keV | 200 keV | 500 keV |
Air | 3555 cm | 4359 cm | 6189 cm |
Eau | 4,15 cm | 5,1 cm | 7.15 cm |
Carbone | 2,07 cm | 2,53 cm | 3,54 cm |
Aluminium | 1,59 cm | 2,14 cm | 3,05 cm |
Le fer | 0,26 cm | 0,64 cm | 1,06 cm |
Cuivre | 0,18 cm | 0,53 cm | 0,95 cm |
Conduire | 0,012 cm | 0,068 cm | 0,42 cm |
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