☢Production De Paires Rayon X☢
La production de paires (PP), comme l'effet photoélectrique, entraîne l'atténuation complète du photon incident. La production de paires ne peut se produire que si l'énergie du photon incident est d'au moins 1,022 MeV.
Lorsque le photon interagit avec le fort champ électrique autour du noyau, il subit un changement d'état et se transforme en deux particules (créant essentiellement de la matière à partir d'énergie) :
- Un électron
- Un positron (équivalent antimatière de l'électron)
Ces deux particules forment la paire mentionnée dans le nom du processus. Il convient de noter que d'autres "paires" de leptons (dont l'électron est un type) peuvent être créées, comme les paires muon-antimuon et tau-antitau.
Toutefois, le type de paire de leptons dicte l'énergie du photon incident nécessaire pour les créer, car les deux ont des masses d'énergie au repos beaucoup plus élevées (1776 MeV pour le tau et 105 MeV pour le muon) que l'électron et le positron.
La raison pour laquelle une énergie photonique d'au moins 1,022 MeV est nécessaire est que la masse au repos (en utilisant E=MC²) de l'électron et du positon exprimée en unités d'énergie est de 0,511 MeV (ou 9,1 x 10-31 kg) chacun, donc à moins qu'il y ait au moins 0,511 MeV *2 (c'est-à-dire 1,022 MeV), il n'est pas possible de créer la paire électron-positron.
Si l'énergie du photon incident est supérieure à 1,022 MeV, l'excédent est partagé (mais pas toujours de manière égale) entre l'électron et le positron sous forme d'énergie cinétique.
Le PP est lié au numéro atomique (Z) de l'atténuateur, à l'énergie du photon incident (E) et à la densité physique (p) par Z E (- 1,022) p.
L'électron et le positron, une fois libérés dans le milieu, sont dissipés par des interactions successives dans le milieu.
L'électron est rapidement absorbé, mais le sort du positron n'est pas aussi simple. Lorsqu'il s'immobilise, il se combine avec un électron voisin et les deux particules se neutralisent mutuellement dans un phénomène connu sous le nom de rayonnement d'annihilation.
Dans ce cas, les deux particules sont reconverties en deux photons de rayonnement électromagnétique, chacun ayant une énergie de 0,511 MeV et voyageant à 180 degrés l'un par rapport à l'autre (un concept utilisé dans la tomographie par émission de positrons - TEP).
Ces photons sont ensuite absorbés ou diffusés dans le milieu.
En réalité, la production de paires ne devient pas le processus dominant dans l'eau en dessous d'environ 30 MeV (en raison de sa dépendance au "Z" de l'absorbeur) et est donc de moindre importance dans les éléments des tissus mous de faible numéro atomique.
En radiographie industrielle, où des éléments de numéro atomique élevé sont irradiés, la production de paires peut devenir le principal processus d'atténuation si l'énergie du rayonnement incident dépasse 1,022 MeV.