Effet Photoelectrique Rayon X
Effet Photoelectrique: Definition
L'effet photoélectrique ou absorption photoélectrique est l'une des principales formes d'interaction des photons de rayons X et de rayons gamma avec la matière.
Est l'une des principales formes d'interaction des photons de rayons X et gamma avec la matière.
Un photon interagit avec un électron de la couche interne de l'atome et le retire de sa couche.
Probabilité de l'effet photoélectrique
La probabilité de cet effet est maximale lorsque :
l'énergie du photon incident est égale ou tout juste supérieure à l'énergie de liaison de l'électron dans sa coquille (bord d'absorption ou bord k) et que l'électron est étroitement lié (comme dans la coquille K).
L'électron qui est retiré est alors appelé photoélectron et le photon incident est complètement absorbé dans le processus.
Par conséquent, l'effet photoélectrique contribue à l'atténuation du faisceau de rayons X lorsqu'il traverse la matière.
Pour stabiliser l'atome, un électron de la couche externe remplit la vacance de la couche interne.
L'énergie que perd cet électron en tombant dans la coquille interne est émise sous forme de rayonnement caractéristique (un photon de rayons X) ou sous forme d'électron Auger.
La probabilité que l'absorption photoélectrique se produise est
Proportionnelle au cube du numéro atomique du milieu atténuant (Z), et inversement proportionnelle au cube de l'énergie du photon incident (E), et proportionnelle à la densité physique du milieu atténuant (p).
Ainsi,
la probabilité globale de l'absorption photoélectrique peut être résumée comme suit :
Absoption photoélectrique ~ p(Z³/E³)
Par conséquent, si Z double, l'absorption photoélectrique augmentera d'un facteur 8 (2³ = 8), et si E double, l'absorption photoélectrique diminuera d'un facteur 8.
De petits changements dans Z et E peuvent donc affecter de manière significative l'absorption photoélectrique.
Cela a des implications pratiques dans le domaine de la radioprotection et c'est la raison pour laquelle les matériaux ayant un Z élevé, comme le plomb (Z = 82), sont des matériaux de blindage utiles.
L'absorption photoélectrique est également utilisée en mammographie et lors de l'utilisation d'agents de contraste pour améliorer le contraste des images.
La dépendance de l'absorption photoélectrique par rapport à Z et E signifie qu'elle est le principal facteur d'atténuation du faisceau jusqu'à environ 30 keV lorsque des tissus humains (Z = 7,4) sont irradiés.
À des énergies de faisceau supérieures, l'effet Compton prédomine.