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Complément de physique .pdf



Nom original: Complément de physique.pdf
Auteur: Valentin AMBROISE

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Complément de physique
Formulaire
Électron volt (1) = 1,602 x 10-19 J
1,783 x 10-36 kg (obtenu grâce à e=mc²)
P+ masse au repos = 938,272 MeV
N0 masse au repos = 939,565 MeV
E- masse au repos = 0,5109906 MeV
Noyau = 1,4 x 10-15 A1/3 m
Volume = 4/3 Π r3
Force de répulsion entre 2 P+ = 50N
Interaction forte : 1038 x g
1 uma = 1,66054 x 10-27 kg = 931 MeV
e- + β+ = 2γ de 511 keV
Trop de n : n  p + β- + νe + Q
(antineutrino)
+
Trop de p : p  n + β + νe + Q
p + e  n + νe + Q (puis capture électronique après ou production d’un électron
Auger)
Trop de p, trop de n : AZX A-4Z-2Y + α + Q
fission spontanée (proba de fission faible et demi-vie très grande)
Emission de 12C, 3H (pour les atomes exotiques)
Si la particule (α,β) n’emporte pas toute l’énergie le noyau nucléaire peut émettre un
rayonnement γ suite à sa désexcitation nucléaire
Sources de rayons X : un électron qui perd de l’énergie avec interaction d’un noyau :
rayonnement de freinage = Bremshtralung
réarrangement du cortège électronique
 dN = - λ.N.dt

(avec λ=constante de radioactivité en s-1 et NT l’activité en Ci)

NT = N0/2  λ.T = ln2
T=0.693/λ  NT/N0 = 2 –t/T
Si τi = durée de vie moyenne d’un atome i d’un radionuclide
τ = 0∫∞t.λ.e-λ.t .dt = 1/λ = 1,44 T
Une activité de 1 Bq correspond à un nombre d’atomes de 1/λ = T/0.693

Filiation radioactive dN2 = λ1.N1.dt – λ2.N2.dt
dN2/dt + λ2.N2 = λ1.N10.e-λ1.t
N2(t) = (λ1.N10)/(λ2-λ1) [e-λ1t – e-λ2t] + N20.e-λ2.t
Activité : A2(t) = λ2/(λ1-λ1).A10 [e-λ1.t-e-λ2.t]
Filiation radioactive : cas général (T1=6j ; T2=5j)
Max=[ln(λ2/λ1)]/(λ2-λ1)
équilibre transitoire (T1 = 10-100 T2  λ1<λ2)
équilibre séculaire (T1 > 100 T2  λ1≈0<λ2)
T1≈0 << T2  λ1≈∞ >> λ2)
Ionisation : la moitié de l’énergie est utilisé pour réchauffer  30-32 eV suffisent à ioniser
toute la matière biologique
TEL (transfert d’énergie linéique) = pv d’arrêt (somme de toutes les trajectoires) ≠ range
Interaction photon-matière, 5 type d’interaction : effet photo-électrique
Diffusion Compton
Production de paire (si E>1.022 MeV)
 Radio-protection et médecine (les 3)
Diffusion Thomson-Rayleigh
Réactions photo-nucléaires ( si E>10MeV)
Absorption exponentielle décroissante : Nx = N0.e-µx ou : Nx = N0.e-(µ/ρ)x d
Avec µ=µphoto-électrique +µcompton +µcréation paire +µRayl-Thom
ou µ=τ+σ+κ+σRayl-Thom
Avec le débit : ϕx = ϕ0.e-µx
CDA (couche de demi atténuation) = HVT (half value thickness)= ln2/µ
Vient de : ϕx/ϕ0 = 0.5 = e-µx
1Bq = 1 désintégration par seconde ; 1Ci = 39.109 Bq  source
1 Gray = 1J/Kg = 100 rad  absorbé
Sievert : Sv = Gy x facteur de qualité (x,γ,e=1 ; α,n=20 ; p=2)
Les courbes de survie
Modèle à un coup
Si TLE élevé (α,n) : S=e-D/D0 avec D0 = 1/a
Si D = D0 ; S=1/e = 0,37
Typiquement D0 = 1000 Gray avec les Virus ; 100 Gray avec levures ; 10 Gy avec bactéries
Modèle à n coups sublétales à un coup
Si TLE plus faible (X,e,γ) : S=1-(1- e-D/D0)n

Typiquement n=2-20 ; D0 = 1-2 Gy
Modèle linéaire quadratique (mix des 2)
S=e-(α.D+βD²) avec β qui traduit l’accumulation de dose
Typiquement : 0.1< α < 0.5 Gy-1, 0.05< β <0.1 Gy-1, 1 < α/β < 10
S’il y a présence d’oxygène : production de ROOH (qui détruit la membrane)
Effets déterminismes : précoce et à coup sûr quand la dose dépasse un certain taux(dose
quand la moitié des personnes touchées montre l’effet = D50)

Effets stochastiques : se manifeste de manière aléatoire = risque
ALARA
La dose prise =kt (fct du temps)
Le débit de dose = k 1/d²
Un blindage peut arrêter les particules mais pas les rayonnements


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