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Qu’est-ce que la couche de demi-valeur – Rayons X – Définition

La couche de demi-valeur exprime l’épaisseur de matériau absorbant nécessaire pour réduire d’un facteur deux l’intensité du rayonnement incident. Couche de demi-valeur – rayons X

Les rayons X, également appelés rayonnement X, désignent un rayonnement électromagnétique (pas de masse au repos, pas de charge) de hautes énergies. Les rayons X sont des photons de haute énergie avec des longueurs d’onde courtes et donc de très haute fréquence. La fréquence de rayonnement est le paramètre clé de tous les photons, car elle détermine l’énergie d’un photon. Les photons sont classés en fonction des énergies allant des ondes radio à faible énergie et du rayonnement infrarouge, en passant par la lumière visible, aux rayons X et rayons gamma à haute énergie .

La plupart des rayons X ont une longueur d’onde allant de 0,01 à 10 nanomètres (3×1016 Hz à 3×1019 Hz), correspondant à des énergies comprises entre 100 eV et 100 keV. Les longueurs d’onde des rayons X sont plus courtes que celles des rayons UV et généralement plus longues que celles des rayons gamma. La distinction entre les rayons X et les rayons gamma n’est pas si simple et a changé au cours des dernières décennies. Selon la définition actuellement en vigueur, les rayons X sont émis par des électrons extérieurs au noyau, tandis que les rayons gamma sont émis par le noyau.

Couche de demi-valeur

couche de demi-valeurLa couche de demi-atténuation exprime l’épaisseur de matériau absorbant nécessaire pour réduire d’un facteur deux l’intensité du rayonnement incident. Il existe deux caractéristiques principales de la couche de demi-valeur:

  • La couche de demi-valeur diminue à mesure que le numéro atomique de l’absorbeur augmente. Par exemple, 35 m d’air sont nécessaires pour réduire d’un facteur 2 l’intensité d’un faisceau de rayons X de 100 keV alors que seulement 0,12 mm de plomb peut faire la même chose.
  • La couche de demi-valeur pour tous les matériaux augmente avec l’énergie des rayons X. Par exemple de 0,26 cm pour le fer à 100 keV à environ 0,64 cm à 200 keV.

Couche de demi-valeur – Exemple:

De combien de blindage d’eau avez-vous besoin si vous souhaitez réduire l’intensité d’un faisceau de rayons X monoénergétique de 100 keV ( faisceau étroit) à 1 % de son intensité incidente ? La couche de demi-valeur pour les rayons X de 100 keV dans l’eau est de 4,15 cm et le coefficient d’atténuation linéaire pour les rayons X de 100 keV dans l’eau est de 0,167 cm 1. Le problème est assez simple et peut être décrit par l’équation suivante:

Si la couche de demi-valeur pour l’eau est de 4,15 cm, le coefficient d’atténuation linéaire est:Maintenant, nous pouvons utiliser l’équation d’atténuation exponentielle:atténuation des rayons X - problème avec solution

L’épaisseur d’eau requise est donc d’environ 27,58 cm. Il s’agit d’une épaisseur relativement importante et elle est causée par de petits nombres atomiques d’hydrogène et d’oxygène. Si on calcule le même problème pour le plomb (Pb), on obtient l’épaisseur x=0.077 cm.

 

Couches de demi-valeur

Tableau des couches de demi-valeur (en cm) pour différents matériaux à des énergies de photons de 100, 200 et 500 keV.

Absorbeur 100 keV 200 keV 500 keV
Air 3555 cm 4359 cm 6189 cm
Eau 4,15cm 5,1cm 7,15cm
Carbone 2,07 cm 2,53 cm 3,54 cm
Aluminium 1,59 cm 2,14 cm 3,05cm
Le fer 0,26cm 0,64cm 1,06 cm
Cuivre 0,18cm 0,53cm 0,95cm
Conduire  0,012 cm  0,068 cm  0,42cm

Références :

Protection contre les radiations:

  1. Knoll, Glenn F., Radiation Detection and Measurement 4th Edition, Wiley, 8/2010. ISBN-13 : 978-0470131480.
  2. Stabin, Michael G., Radioprotection et dosimétrie : une introduction à la physique de la santé, Springer, 10/2010. ISBN-13 : 978-1441923912.
  3. Martin, James E., Physics for Radiation Protection 3rd Edition, Wiley-VCH, 4/2013. ISBN-13 : 978-3527411764.
  4. USNRC, CONCEPTS DE RÉACTEURS NUCLÉAIRES
  5. Département américain de l’énergie, de la physique nucléaire et de la théorie des réacteurs. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 et 2. Janvier 1993.

Physique nucléaire et des réacteurs:

  1. JR Lamarsh, Introduction à la théorie des réacteurs nucléaires, 2e éd., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
  2. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.
  3. WM Stacey, Physique des réacteurs nucléaires, John Wiley & Sons, 2001, ISBN : 0-471-39127-1.
  4. Glasstone, Sesonské. Ingénierie des réacteurs nucléaires : Ingénierie des systèmes de réacteurs, Springer ; 4e édition, 1994, ISBN : 978-0412985317
  5. WSC Williams. Physique nucléaire et des particules. Presse Clarendon ; 1 édition, 1991, ISBN : 978-0198520467
  6. GRKeep. Physique de la cinétique nucléaire. Pub Addison-Wesley. Co; 1ère édition, 1965
  7. Robert Reed Burn, Introduction au fonctionnement des réacteurs nucléaires, 1988.
  8. Département américain de l’énergie, de la physique nucléaire et de la théorie des réacteurs. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 et 2. Janvier 1993.
  9. Paul Reuss, Physique des neutrons. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN : 978-2759800414.

Voir également:

Rayons X [ /lgc_column]

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