DEFINITION ET PROPRIETES DES RAYONS X

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1 DEFINITION ET PROPRIETES DES RAYONS X
A) DECOUVERTE 8 NOVEMBRE 1895 Wilhelm Conrad RÖNTGEN ( ) Prix Nobel de Physique 1901 Étude des rayons cathodiques luminescence d ’un écran de platinocyanure de Baryum B) ONDE ELECTROMAGNETIQUE l: m E: 1keV MeV

2 LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES

3 Définition physique d ’une onde électromagnétique:
Propagation d ’un champ électrique et d ’un champ magnétique oscillants c = km/s = m/s

4 Propriétés des ondes électromagnétiques
Transporte de l ’énergie E = h n (Planck- Einstein) h = J s

5 Comment produire des ondes électromagnétiques?
En faisant varier la vitesse d ’une charge électrique. Loi de Hertz: L ’énergie des ondes électromagnétiques est proportionnelle au carré de la charge et au carré de l ’accélération et inversement proportionnelle au cube de la vitesse de la lumière.

6 Rayonnement d'un dipôle électrique oscillant
Z      Lignes de force du champ électrique produit par un dipôle électrique oscillant

7 Spectre des ondes électromagnétiques
12 eV

8 Aspect corpusculaire: photons

9

10 Les 4 nombres quantiques

11 b) Le moment cinétique orbital
x z y O L H I J

12

13 Diagramme énergétique
l j 4 s M 5 3 2 5/2 3 d M 4 3 2 3/2 3 p M M 3 3 1 3/2 M 2 3 1 1/2 3 1/2 3 s M 1     2 p L 3 2 1 3/2 L L 2 2 1 1/2 2 s L 1 2 1/2 série L 1 série L 2 série L 3 1 s série L 1 1/2 K série K

14 Configuration électronique

15 NIVEAUX D'ENERGIE DES MOLECULES
(a) Electronic (b) Vibrational (c) Rotational (d)Translational

16 Population des niveaux d'énergie

17 CADRE THEORIQUE grandeurs continues objets macroscopiques (  pas h)
PHYSIQUE CLASSIQUE grandeurs continues objets macroscopiques (  pas h) PHYSIQUE QUANTIQUE quantification  énergie  moment cinétique  quantité de mouvement 2 théories équivalentes Fonction d’onde (Schrödinger) Matricielle (Heisenberg) NIVEAUX D’ENERGIE QUANTIFIES

18 PRODUCTION DES RAYONS X
A PRINCIPES PHYSIQUES Dn E

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20 a) Rayonnement de freinage
Électron à l ’approche du noyau présente une attraction due à la force électrique

21 Indicatrice d ’intensité
Energie faible < 100 keV Imax Energie élevée > 1 MeV Imax

22 Interactions des électrons dans la cible
Energie des électrons: E = eV (keV) H e- e- = électron arraché H = chaleur = Rayon X

23 r I(q)

24

25

26 Spectre du rayonnement de freinage
F = flux de photons i courant cathodique Z numéro atomique de la cible max

27 autoabsorption

28 Représentation d ’un spectre
Ordonnée: l ’énergie transportée  W1 = N1E1 DW = E DN

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30 b) Rayonnement caractéristique
Électrons cathodiques arrachent des électrons des atomes de l ’anode Comblement des trous  perte d ’énergie résonante Spectre de raies

31 Loi de Moseley Z

32 Théorie de Bohr Effet des autres électrons: constante d ’écran b

33 c) Rayonnement synchrotron
Rayonnement de freinage quand l ’accelération est perpendiculaire à comme dans le cas d ’une orbite circulaire Orbite circulaire:

34 Fig Rayonnement émis par une charge freinée par l'impact sur la cible A dans un tube à rayons X. La cible doit être constituée d'une substance à point de fusion élevé et doit être continuellement refroidie.

35 Fig Rayonnement synchrotron d'une particule se déplaçant dans un champ magnétique. La distribution angulaire de l’intensité est figurée dans deux positions. Les directions des vitesses et des accélérations sont également représentées.

36 b) Accélérateur de Van de Graaf c) Accélérateur linéaire d) Cyclotron
B ASPECTS TECHNOLOGIQUES a) Tube de Coolidge b) Accélérateur de Van de Graaf c) Accélérateur linéaire d) Cyclotron

37 Tube de coolidge 3000 t/min Anode tournante

38 Accélérateur de Van de Graaf
Sphère creuse V  V si appareil dans N² sous forte pression V Alimentation à Kénotron e-

39 Accélérateur linéaire
V = Vm sin wt

40 t3 t1 t2 P3 P1 P2 V t Ralentissement Accélération P2 en retard V   li 

41 Cyclotron Durée du parcours

42 Distances accélératrices
 100 km Accélération