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1 LA RADIOACTIVITE LE NOYAU ATOMIQUE. 2 - Taille par rapport à latome : r atome 10 -10 m r noyau 10 -15 m - Constituants : nucléons. p + = charge +, masse.

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1 1 LA RADIOACTIVITE LE NOYAU ATOMIQUE

2 2 - Taille par rapport à latome : r atome m r noyau m - Constituants : nucléons. p + = charge +, masse = 1, kg nombre : Z, (= nombre de - de latome) n = charge = 0, masse = 1, kg nombre : N nucléide : A = N + Z (A : nombre de masse, Z : numéro atomique) rayon du noyau proportionnel à A 1/3 notation du nucléide A (Z) X (N) exemple : U 143

3 3 Nucléides isotopes : même Z 3 1 H H 1 : 0,015 % abondance isotopique identique pour tous les échantillons naturels dun élément. 1 1 H 0 : 99,985 % - naturels- artificiels Z nucléides naturels = 1 à 92 (U) sauf 43 (Tc) et 61 (Pm)

4 4 Nucléides isobares = même A Zn Cu CO Fe 34

5 5 Nucléides isotones = même Nexemple ici N = Ne Na Mg Al Si Nucléides isomères = même A, Z, N énergie interne différente 142 keV 99m Tc 0 99 Tc

6 6 Masse du noyau, E de cohésion. Généralement M nucléide Z M proton + (A - Z)M neutron M = Z M proton + (A - Z) M neutron - M nucléide El = M C 2 énergie de liaison. Forces de cohésion qui diminuent très vite quand r augmente.

7 7 Unités pratiques : - énergie : eV (keV, MeV) ; 1 eV = 1, J - masse : unité de masse atomique l u = 1/12 masse 12 6 C Masse atomique molaire : 12 g d où 1 u = = 1, kg 12 N 1 u = 931,5 MeV / C 2

8 8 Masse des constituants de latome. uMeV / C 2 n 1, ,573 p1, ,279 e5, ,511

9 9 Nombres magiques : N = 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, ? Z = 2, 8, 20, 28, 50, 82, ? modèle en couche Nombres disotopes stables : Z = 20N = 20, 22, 23, 26, 28 Z = 50N = 62, 64 à 70, 72, 74, 76 N = 20Z = 16 à 20 N = 50Z = 36 à 40, 42

10 10 LA RADIOACTIVITE LES TRANSFORMATIONS RADIOACTIVES

11 11 Nucléides lourds - Fission - Emission A Z X A-4 Z-2 Y He ++ particule avec Ec Particules Ec MeV. Parcours dans leau 0,03 mm. Danger : ingestion, inhalation. Application médicale : radiothérapie de contact. Y peut être instable : « familles » radioactives.

12 12 Nucléides avec excès de neutrons : transformation isobarique n 1 1 p e - + A Z X A Z+1 Y e - + Le spectre en énergie de la particule - est continu, des énergies faibles jusquà un maximum : il y a partage de la E entre lélectron et un antineutrino. Parcours dans leau : quelques millimètres. Danger : ingestion mais aussi contamination externe Application médicale : radiothérapie interne ( 131 I, 90 Y …) Y peut être instable (radioactidf ou -) ou excité (Y * ), donnant alors lieu à une transformation isomérique.

13 13 Nucléides avec excès de protons. Transformation p n - émission 1 1 p 1 0 n e spectre + continu, partage de E - 1,02 MeV. donc E 1,02 MeV pour que la transformation soit possible. Lorsque le + a perdu son énergie cinétique, il se dématérialise 0 1 e e Deux photons de dématérialisation E = 511 keV Les 2 photons de dématérialisation sont antiparallèles. A Z X A Z-1 Y e + (polyénergétique) (monoénergétiques) Parcours dans leau des + : quelques millimètres. Danger : contamination externe et interne par + mais aussi irradiation externe par les photons de dématérialisation. Application médicale : TEP

14 14 h - Capture électronique (généralement couche K) : possible sans seuil de E 1 1 p e n A Z X A Z-1 Y Emission de photons X de fluorescence du fait de la vacance électronique. E h = E K - E L = (E K - E M ) + (E M - E L )... et/ou délectrons Auger. Applications médicales : -Photons X parfois utilisables pour imagerie, le plus souvent pour comptage radioimmunologie … -Electrons Auger pour radiothérapie au niveau cellulaire car parcours dans leau très court (ordre du µm). e-e-

15 15 Transformation isomérique (TI). TI X*X* XX - Emission de photons gammas, simple, en parallèle ou en cascade. A Z X * A Z X + 0 o spectre monoénergétique ou de raies Parcours dans leau : pouvant atteindre plusieurs cm voire m. Danger : irradiation externe Application médicale : scintigraphie

16 16 e-e- - Conversion interne : E confiée à un électron du cortège. Intervient concurremment à lémission gamma Suivie de : - Emission de photons X de fluorescence - ou émission délectrons Auger h

17 17 Quantitativement : dN = - N (t) dt N (t) = N 0 e - t pour N = N 0 : t = T etT = ln2 2 Notion dactivité : A = dN / dt en Bq = désintégrations par seconde. On a donc également A = N doù A (t) = A 0 e - t ou A (t) = A t /T


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