☢Ionisation Rayon X☢
L'ionisation est le principal moyen par lequel les radiations ionisantes dissipent leur énergie dans la matière. Dans ce processus, les électrons orbitaux absorbent l'énergie du photon incident.
Ce qui entraîne l'éjection de cet électron, laissant l'atome chargé positivement --> (ionisé positivement).
Dans les tissus, ce processus peut endommager des molécules importantes telles que l'ADN, provoquant des effets biologiques néfastes, qui peuvent ne devenir apparents qu'après une période de temps (période de latence) qui varie de quelques minutes à des semaines, voire des années.
Un atome ionisé et un électron délogé constituent une paire d'ions.
Plus d'explication :
Qu'est-ce que l'ionisation ?
Les atomes sont constitués de particules relativement grandes (protons et neutrons) situées dans un noyau central, en orbite autour de particules plus petites (électrons) : un système solaire miniature.
Normalement, le nombre de protons au centre de l'atome est égal au nombre d'électrons en orbite.
Un ion est un atome ou une molécule qui ne possède pas le nombre normal d'électrons. Le rayonnement ionisant est toute forme de rayonnement qui a suffisamment d'énergie pour faire tomber les électrons des atomes ou des molécules, créant ainsi des ions.
Comment mesure-t-on les rayonnements ionisants ?
La mesure est au cœur de la science moderne, mais un nombre en soi ne transmet aucune information.
Une mesure utile nécessite à la fois un instrument de mesure (comme un bâton pour marquer une longueur) et un accord sur les unités à utiliser (comme les pouces, les mètres ou les miles).
Les unités choisies varieront en fonction de l'objectif de la mesure. Par exemple, un cuisinier mesurera le beurre en termes de cuillères à soupe pour s'assurer que le repas a bon goût, tandis qu'un nutritionniste se souciera davantage de mesurer les calories, afin de déterminer l'effet sur la santé du consommateur.
La variété des unités utilisées pour mesurer les rayonnements et la radioactivité déroute parfois même les scientifiques, s'ils ne les utilisent pas tous les jours.
Il peut être utile de garder à l'esprit l'objectif des différentes unités. Il y a deux raisons fondamentales de mesurer les rayonnements : l'étude de la physique et l'étude des effets biologiques des rayonnements.
Ce qui crée la complexité est que nos instruments mesurent les effets physiques, alors que ce qui intéresse certains, ce sont les effets biologiques.
Une autre complication est que les unités, comme les mots dans toute langue, peuvent disparaître et être remplacées par de nouvelles unités.
Les rayonnements ne sont pas une série d'événements distincts, comme les désintégrations radioactives, qui peuvent être comptés individuellement.
Mesurer le rayonnement en masse, c'est comme mesurer le mouvement du sable dans un sablier ; il est plus utile de le considérer comme un flux continu, plutôt que comme une série d'événements distincts.
L'intensité d'un faisceau de rayonnements ionisants est mesurée en comptant le nombre d'ions (quantité de charge électrique) qu'il crée dans l'air.
Le roentgen (du nom de Wilhelm Roentgen, le découvreur des rayons X) est l'unité qui mesure la capacité des rayons X à ioniser l'air ; c'est une unité d'exposition qui peut être mesurée directement.
Peu après la Seconde Guerre mondiale, une unité de mesure courante était l'équivalent physique de roentgen (rep), qui désignait la capacité d'autres formes de rayonnement à créer autant d'ions dans l'air qu'un roentgen de rayons X.
Elle n'est plus utilisée, mais apparaît dans de nombreux documents examinés par le Comité consultatif.
Quels sont les principaux types de rayonnements ionisants ?
Il existe de nombreux types de rayonnements ionisants, mais les plus connus sont les rayonnements alpha, bêta et gamma/rayons x.
Les neutrons, lorsqu'ils sont expulsés des noyaux atomiques et se déplacent sous forme de rayonnement, peuvent également constituer un problème de santé important.
Les particules alpha sont des amas composés de deux neutrons et de deux protons chacun. Ils sont identiques aux noyaux des atomes d'hélium, le deuxième élément le plus léger et le plus courant de l'univers, après l'hydrogène.
Comparées à d'autres formes de rayonnement, ces particules sont cependant très lourdes - environ 7 300 fois la masse d'un électron.
Lorsqu'elles se déplacent, ces particules grandes et lourdes interagissent fréquemment avec les électrons des atomes, perdant rapidement leur énergie.
Elles ne peuvent même pas pénétrer une feuille de papier ou la couche de cellules mortes à la surface de notre peau.
Mais si elles sont libérées dans le corps par un atome radioactif à l'intérieur ou à proximité d'une cellule, les particules alpha peuvent faire de gros dégâts car elles ionisent les atomes, perturbant ainsi les cellules vivantes. Le radium et le plutonium sont deux exemples d'émetteurs alpha.
Les particules bêta sont des électrons qui se déplacent à très haute énergie. Si les particules alpha peuvent être considérées comme de grosses et lentes boules de bowling, les particules bêta peuvent être visualisées comme des balles de golf sur le terrain de golf.
Elles voyagent plus loin que les particules alpha et, en fonction de leur énergie, peuvent faire autant de dégâts. Par exemple, les particules bêta présentes dans les retombées peuvent provoquer de graves brûlures de la peau, appelées brûlures bêta.
Les radio-isotopes qui émettent des particules bêta sont présents dans les produits de fission fabriqués dans les réacteurs nucléaires et les explosions nucléaires.
Certains radio-isotopes émetteurs de particules bêta, comme l'iode 131, sont administrés par voie interne aux patients pour diagnostiquer et traiter des maladies.
Le rayonnement gamma et les rayons X sont constitués de paquets d'énergie appelés photons. Les photons n'ont ni masse ni charge et se déplacent en ligne droite.
La lumière visible vue par nos yeux est également constituée de photons, mais à des énergies plus faibles.
L'énergie d'un rayon gamma est généralement supérieure à 100 kiloélectronvolts (keV - "k" est l'abréviation de kilo, un préfixe qui multiplie une unité de base par 1 000) par photon, soit plus de 200 000 fois l'énergie de la lumière visible (0,5 eV).
Si les particules alpha sont comparées à des boules de bowling et les particules bêta à des balles de golf, les photons des rayonnements gamma et X sont comme des balles en apesanteur se déplaçant à la vitesse de la lumière.
Les photons sont classés en fonction de leur origine. Les rayons gamma proviennent d'événements survenant à l'intérieur d'un noyau atomique ; leur énergie et leur taux de production dépendent du processus de désintégration radioactive du radionucléide qui en est la source.
Les rayons X sont des photons qui proviennent généralement de transitions énergétiques des électrons d'un atome. Ils peuvent être générés artificiellement en bombardant des atomes appropriés avec des électrons de haute énergie, comme dans le tube à rayons X classique.
Comme les rayons X sont produits artificiellement par un flux d'électrons, leur taux de production et leur énergie peuvent être contrôlés en ajustant l'énergie et la quantité des électrons eux-mêmes.
Les rayons X et les rayons gamma peuvent pénétrer profondément dans le corps humain. La profondeur de leur pénétration dépend de leur énergie ; une énergie plus élevée entraîne une pénétration plus profonde dans le corps.
Un rayon gamma de 1 MeV ("M" est l'abréviation de méga, un préfixe qui multiplie une unité de base par 1 000 000), dont l'énergie est 2 000 000 fois supérieure à celle de la lumière visible, peut traverser complètement le corps, créant ainsi des dizaines de milliers d'ions.
Une dernière forme de rayonnement préoccupante est le rayonnement neutronique. Les neutrons sont, avec les protons, l'un des composants du noyau atomique.
Comme les protons, ils ont une masse importante ; contrairement aux protons, ils n'ont pas de charge électrique, ce qui leur permet de se glisser plus facilement entre les atomes.
Comme un avion de chasse furtif, les neutrons à haute énergie peuvent pénétrer plus profondément dans le corps, au-delà de la couche protectrice de la peau, avant de délivrer leur énergie et de provoquer une ionisation.
Plusieurs autres types de particules à haute énergie sont également des rayonnements ionisants.
Le rayonnement cosmique qui pénètre l'atmosphère terrestre depuis l'espace se compose principalement de protons, de particules alpha et de noyaux atomiques plus lourds.
Les positrons, les mésons, les pions et d'autres particules exotiques peuvent également constituer un rayonnement ionisant.