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Types de rayonnements
Interactions des photons et électrons avec
la matière
Photons: création
Accélérateurs

Rayonnements
1. Non-ionisant
2. Ionisant
Ex: four micro-onde ; GSM
a. Direct (e-, α, protons…)
b. Indirect (γ, rayons-x, neutrons…)
IRM - NMR
Echo - Ultrasound
Atome
Noyau: protons + neutrons
(nucléons, A)
Electrons ; = nombre de protons (Z)
Rayonnements ionisants

radiations provoquant l’ionisation des atomes :
électrons arrachés du cortège
◦ énergie > quelques eV
Effets:
• ruptures de liaisons moléculaires
• Création de radicaux libres
Effets sur tissus
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Types de rayonnements
Interactions des photons et électrons avec
la matière
Photons: création
Accélérateurs
1) Effet photoélectrique
electron
◦ interaction prédominante
pour les « faibles » énergies
(< 300 keV)
◦ le photon est absorbé
◦ probabilité d’interaction
dépend du Z (nombre de
protons ou d’électrons de
l’atome)
◦ plomb (Z élevé) utilisé pour
le blindage
2) Effet Compton
◦ interaction prédominante
entre 300 keV et 25 MeV
(=énergies en RT)
◦ une partie de l’énergie du
photon est transférée à
l’électron qui est éjecté
◦ le photon est dévié de sa
trajectoire mais continue sa
course ( rayonnement
diffusé)
3) Production de paires
positon
◦ Interaction commence à
1.02 MeV et est importante
et/ou prédominante pour
énergies > 6 à 10 MeV
◦ Le photon est transformé
dans un électron et positon.
Son énergie est utilisé pour
la création de paire
electron-positon et ce qui
reste est transférée vers ces
2 particules
electron ◦ Le photon est absorbé

atténuation
◦ sous l’effet des différentes interactions, l’intensité d’un faisceau
incident diminue exponentiellement avec la profondeur traversée
I(x) = I0 e−μx

coefficient d’atténuation
linéaire μ : dépend du
type de milieu (densité,
composition) et de
l’énergie du faisceau
 perdent leur énergie par collisions successives, suivant des
parcours beaucoup plus sinueux
 Exprimé dans « pouvoir d’arrêt »:
 perdent leur énergie par collisions successives, suivant des
parcours beaucoup plus sinueux
 Exprimé dans « pouvoir d’arrêt »:
e-
photons
◦ on définit la dose absorbée comme la quantité d’énergie
déposée par unité de masse du milieu absorbant
Eabs
D=
Masse
1 Gy = 1 J / kg
(1 J = 6.24 x 1018 eV)
Définition SI 1974! (« rad »: ancien unité, 1951, mais non-SI)
Différence fondamentale entre photons et électrons
◦ les électrons déposent leur énergie localement à la suite de
collisions : on dit que l’énergie est absorbée
→ contribution directe à la dose !!
◦ les photons transmettent leur énergie à des électrons qui
la déposeront ensuite dans le milieu : l’énergie est
transférée
→ contribution indirecte à la dose
e-
→ la dose est toujours
donnée par les électrons !
RX
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Types de rayonnements
Interactions des photons et électrons avec
la matière
Photons: création
Accélérateurs

Rayon-X caractéristique
◦ Transition entre échelles atomaire

Gamma
◦ Transitions nucléaire: radioactivité

Annihilation
◦ e- et e+  2*γ

Bremsstrahlung (rayonnement de freinage)
◦ Intéraction e- avec noyau

Rayon-X caractéristique



Le processus où un noyau instable décrois
dans une nouvelle configuration nucléaire
(qui peut être stable ou instable)
Si instable, le processus peut continuer
jusqu’à qu’il y a une configuration stable
atteint
Henri Becquerel 1896



Activité:
Unité: Bq = 1/s
Ancien unité: « curie »:
◦ 1 Ci = 3.7x1010 1/s
◦ Cf: activité de 1 g de Ra-226
 Mais en réalité 0.988 Ci

Décroissance de P en D:



Curiethérapie
« Téléthérapie »: source Cobalt
Médecine Nucléaire
SPECT
PET

Modes de décroissance:
◦
◦
◦
◦
α
β (β+, β-, Electron Capture)
γ (γ et conversion interne)
Fission spontané
T1/2: 5.3 ans

Bremsstrahlung
Radiography - RX
Computed Tomograpy - CT
Accélérateur linéaire
◦ première étape : production et accélération du
faisceau d’électrons (focalisé)
 canon à électrons : production et pré-accélération à 50 keV
 tube : accélération (→ MeV) par interaction avec ondes
électromagnétiques résonantes
 déviation : le faisceau est dévié de 90° par un aimant
◦ deuxième étape : traitement du faisceau
◦ deuxième étape : traitement du faisceau
◦ en mode photons : le faisceau d’électrons vient frapper une
cible en tungstène
 but : production de rayonnement de freinage
(« bremsstrahlung »)
= rayons X (photons)
 spectre d’énergie continu dont le maximum est égal à l’énergie
du faisceau d’électrons de départ
 le faisceau de photons produit a une distribution d’intensité nonisotrope (dirigée vers l’avant)
◦ en mode électrons: la cible est déplacée hors de la
trajectoire du faisceau
 on garde donc un faisceau d’électrons focalisé
◦ deuxième étape : traitement du faisceau
◦ en mode photons : le
faisceau passe dans un cône
égalisateur
 but : obtenir une distribution
d’intensité homogène (profil
de dose plat)
◦ en mode électrons: le
faisceau d’électrons passe
dans un diffuseur
 but : passer d’un faisceau
focalisé à un faisceau divergent
◦ deuxième étape : traitement du faisceau
◦ chambre moniteur
 but : chambre d’ionisation permettant de mesurer la dose délivrée
pendant l’irradiation et d’arrêter le faisceau (mesure les UM)
 en conditions de référence, 100 UM = 1 Gy
◦ deuxième étape : traitement du faisceau
◦ collimation secondaire (mâchoires, collimateur multilames MLC,
applicateurs d’électrons) + filtres en coin




but : définir la taille et la forme du faisceau délivré au patient
MLC pour les photons (trajectoires rectilignes) : forme du faisceau
filtres en coin pour les photons : déformation isodoses
applicateurs et caches plombés pour les électrons (trajectoires