Flashcards : Physique des rayons X (88 cartes)

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1Question

En quelle année Thomson identifie-t-il les rayons cathodiques comme des flux d’électrons ?

Réponse

1897.

2Question

En quelle année Röntgen observe-t-il des rayons qui sortent du tube et provoquent la fluorescence ?

Réponse

1895.

3Question

Comment Röntgen nomme-t-il les rayons inconnus qu’il découvre ?

Réponse

Les rayons X.

4Question

Quel délai sépare la découverte de Röntgen de la première radiographie dentaire ?

Réponse

Deux semaines.

5Question

Quel temps de pose nécessite la première radiographie dentaire ?

Réponse

25 minutes.

6Question

Quelles lésions cutanées les expositions excessives aux rayons X provoquent-elles chez les praticiens ?

Réponse

Des radiodermites.

7Question

Quelle mesure de radioprotection protège le praticien des rayons X ?

Réponse

Le placement derrière une vitre plombée.

8Question

Quels champs oscillent dans une onde électromagnétique ?

Réponse

Un champ électrique et un champ magnétique perpendiculaires oscillent en phase.

9Question

À quelle vitesse une onde électromagnétique se propage-t-elle dans le vide ?

Réponse

À c=299 792 458 m s−1c = 299\,792\,458\ \mathrm{m\,s^{-1}}, souvent arrondie à 3×108 m s−13 \times 10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}.

10Question

Quelle relation lie la fréquence et la période ?

Réponse

f=1Tf = \frac{1}{T}

11Question

Comment peut-on décrire une onde électromagnétique dans le modèle corpusculaire ?

Réponse

Comme un flux de photons en déplacement.

12Question

Quelle formule donne l’énergie EE d’un photon de fréquence ff ?

Réponse

E=hfE = h f

13Question

Quelle valeur de la constante de Planck hh est donnée ?

Réponse

6,62×10−34J s6{,}62 \times 10^{-34}\\ \mathrm{J\,s}

14Question

Selon quels paramètres classe-t-on les ondes électromagnétiques ?

Réponse

Selon leur longueur d’onde, leur période ou leur fréquence.

15Question

Quelle gamme de longueurs d’onde caractérise les rayons X ?

Réponse

Environ 10−1110^{-11} à 10−810^{-8} m.

16Question

Comment varie l’énergie des photons lorsque leur longueur d’onde diminue ?

Réponse

Elle augmente.

17Question

Dans un tube de Crookes, que provoque une forte tension dans le gaz raréfié ?

Réponse

Elle ionise le gaz raréfié.

18Question

Dans un tube de Coolidge, quel phénomène libère les électrons du filament ?

Réponse

L’effet thermoïonique.

19Question

Dans un tube à rayons X, que règle l’intensité du courant de chauffage du filament ?

Réponse

Le nombre d’électrons émis.

20Question

Quelle est l’énergie maximale des rayons X produits sous une tension UU ?

Réponse

Emax⁡=eUE_{\max}=eU.

21Question

Quels sont les deux mécanismes de production des rayons X dans l’anode ?

Réponse

Le rayonnement continu de freinage et le rayonnement de fluorescence.

22Question

Dans le rayonnement de freinage, qu’émet un électron dévié par un noyau positif ?

Réponse

Un photon.

23Question

Comment le réarrangement des électrons internes produit-il des photons de fluorescence ?

Réponse

Leur passage entre couches émet des photons, parfois en cascade.

24Question

Quelle énergie maximale ont les photons utiles en mammographie ?

Réponse

Environ 30 à 40 keV.

25Question

Comment la tension d’alimentation influence-t-elle l’énergie maximale du spectre de rayons X ?

Réponse

Elle augmente l’énergie maximale.

26Question

Comment la tension d’alimentation modifie-t-elle l’étendue énergétique du spectre de rayons X ?

Réponse

Elle l’étend vers des énergies plus élevées.

27Question

À tension constante, que provoque le doublement du mAs sur le nombre de photons ?

Réponse

Il augmente le nombre de photons.

28Question

À tension constante, que devient l’énergie maximale si le mAs double ?

Réponse

Elle ne se déplace pas.

29Question

Quels photons un filtre atténue-t-il préférentiellement dans un spectre de rayons X ?

Réponse

Les photons de faible énergie.

30Question

Comment la filtration modifie-t-elle le spectre transmis ?

Réponse

Elle en modifie la forme.

31Question

Quelle formule donne le nombre de photons après une épaisseur xx ?

Réponse

N(x)=N(0)e−μxN(x)=N(0)e^{-\mu x}

32Question

Qu’est-ce que la couche de demi-atténuation ?

Réponse

La distance parcourue dans un milieu pour que le nombre de photons soit divisé par deux.

33Question

Quelle relation lie la couche de demi-atténuation au coefficient μ\mu ?

Réponse

CDA=ln⁡2μ\mathrm{CDA}=\frac{\ln 2}{\mu}

34Question

À énergie fixée, de quel paramètre du matériau dépend le coefficient linéique d’atténuation ?

Réponse

Du numéro atomique Z.

35Question

À quoi correspond le coefficient massique d’atténuation ?

Réponse

Au coefficient linéique d’atténuation rapporté à la masse volumique du milieu.

36Question

En quelles unités le coefficient massique d’atténuation peut-il s’exprimer ?

Réponse

En cm²/g ou en m²/kg.

37Question

Qu’est-ce que la diffusion entre particules ?

Réponse

Une interaction qui peut modifier leur trajectoire et transférer ou non de l’énergie.

38Question

Qu’est-ce qui distingue une diffusion élastique d’une diffusion inélastique ?

Réponse

La diffusion élastique ne modifie pas l’énergie, contrairement à la diffusion inélastique.

39Question

Quelles sont les deux phases de l’effet photoélectrique ?

Réponse

L’absorption du photon éjecte un photoélectron, puis la désexcitation de l’atome émet un photon de fluorescence ou un électron Auger.

40Question

Quelle particule est éjectée lors de l’absorption du photon dans l’effet photoélectrique ?

Réponse

Un photoélectron.

41Question

Que devient toute l’énergie du photon incident dans l’effet photoélectrique ?

Réponse

Elle est transférée à un électron.

42Question

Que transfère un photon lors d’une diffusion Compton ?

Réponse

Une partie de son énergie à un électron.

43Question

Quelle énergie le photon Compton diffusé conserve-t-il ?

Réponse

Une énergie plus faible que son énergie initiale.

44Question

À quelle condition énergétique la création de paires peut-elle se produire ?

Réponse

L’énergie du photon incident doit dépasser 1,022 MeV.

45Question

Quelles particules la création de paires produit-elle près d’un noyau ?

Réponse

Un électron et un positon.

46Question

Que produit l’annihilation du positon avec un électron du milieu ?

Réponse

Deux photons de 511 keV émis à 180° l’un de l’autre.

47Question

Que compare le graphe de prédominance des interactions photon-cible ?

Réponse

Les effets photoélectrique, Compton et la matérialisation selon l’énergie des photons et le numéro atomique Z.

48Question

Que devient généralement l’énergie du photon émergent après une interaction ?

Réponse

Elle est inférieure à celle du photon incident.

49Question

Quelles expériences du XIXe siècle font apparaître des étincelles entre cathode et anode ?

Réponse

Les expériences de décharges électriques dans des gaz peu denses.

50Question

Quel scientifique inspire les expériences sur les décharges électriques dans les gaz peu denses ?

Réponse

Faraday.

51Question

Qui réalise le premier cliché radiographique avec la main de sa femme ?

Réponse

Röntgen.

52Question

En quelle année Röntgen reçoit-il le prix Nobel pour sa découverte des rayons X ?

Réponse

En 1901.

53Question

Quel médecin crée le premier laboratoire de radiologie en France ?

Réponse

Le Dr Béclère.

54Question

Qu’institue le Dr Béclère en France ?

Réponse

Des cours de radiologie.

55Question

Qui met en place des unités mobiles de radiologie pendant la Première Guerre mondiale ?

Réponse

Marie Curie.

56Question

Qu’est-ce que la période d’une onde sinusoïdale ou monochromatique ?

Réponse

L’intervalle de temps nécessaire pour que l’onde répète son motif.

57Question

En quelle unité s’exprime la période d’une onde ?

Réponse

En secondes.

58Question

Qu’est-ce que la fréquence d’une onde sinusoïdale ou monochromatique ?

Réponse

Le nombre de périodes par seconde.

59Question

Qu’est-ce que la longueur d’onde ?

Réponse

La distance parcourue par l’onde pendant une période.

60Question

Qu’est-ce que l’électronvolt ?

Réponse

Une unité d’énergie.

61Question

À combien de joules équivaut un électronvolt ?

Réponse

1,602×10−19 J1{,}602 \times 10^{-19}\ \mathrm{J}

62Question

Quelle gamme d’énergie ont généralement les photons employés en radiographie, scanner et ostéodensitométrie ?

Réponse

De 30 à 150 keV.

63Question

Quelle énergie caractérise les rayons X mous ?

Réponse

De 20 à 50 keV.

64Question

Quelle énergie caractérise les rayons X intermédiaires ?

Réponse

Entre 60 et 80 keV.

65Question

Pour quelle région anatomique utilise-t-on notamment les rayons X durs ?

Réponse

Le thorax.

66Question

Jusqu’à quand les tubes de Crookes ont-ils été utilisés ?

Réponse

Jusque dans les années 1920.

67Question

Quelle tension règne entre la cathode et l’anode d’un tube de Coolidge ?

Réponse

De l’ordre de 40 à 150 kV.

68Question

Quel est le rendement approximatif d’un tube de Coolidge ?

Réponse

De l’ordre de 1 %.

69Question

À quelle énergie maximale s’arrête le spectre théorique de freinage sous 150 kV ?

Réponse

150 keV.

70Question

Quels sont les niveaux d’énergie des couches K, L et M du tungstène ?

Réponse

K : −69 keV, L : −11 keV et M : −1 keV.

71Question

Quels paramètres modifient le flux de photons émis par un tube de Coolidge ?

Réponse

La tension d’alimentation, l’intensité du courant cathodique et les filtres à la sortie du tube.

72Question

Comment varie le nombre de photons lors de la traversée d’une épaisseur infinitésimale ?

Réponse

Sa variation est négative et proportionnelle à l’épaisseur, au nombre de photons et au coefficient d’atténuation linéique.

73Question

Quelle équation décrit la variation du nombre de photons sur une épaisseur dxdx ?

Réponse

dN=−μN(x) dxdN=-\mu N(x)\,dx

74Question

Quelles formules décrivent le flux et l’intensité après une épaisseur xx ?

Réponse

Φ(x)=Φ(0)e−μx\Phi(x)=\Phi(0)e^{-\mu x} et I(x)=I(0)e−μxI(x)=I(0)e^{-\mu x}

75Question

Quel effet une hausse de μ\mu a-t-elle sur la décroissance du nombre de photons ?

Réponse

La décroissance devient plus rapide avec l’épaisseur.

76Question

À 0,835 MeV, quel est le coefficient linéique d’atténuation de l’aluminium ?

Réponse

0,182 cm⁻¹.

77Question

Dans le plomb, comment évolue la CDA quand l’énergie des photons passe de 0,84 à 2,76 MeV ?

Réponse

Elle augmente de 0,740 à 1,450 cm.

78Question

Pourquoi les protections et la vitre de console sont-elles plombées ?

Réponse

Pour atténuer les rayons X et protéger le manipulateur.

79Question

Pour quelle énergie des photons la diffusion Thomson-Rayleigh se produit-elle ?

Réponse

Pour des photons d’énergie inférieure à 45 keV.

80Question

Dans quel cas la diffusion Thomson-Rayleigh implique-t-elle un électron libre ?

Réponse

Dans le cas Thomson.

81Question

Quelle énergie gardent les photons après une diffusion Thomson-Rayleigh ?

Réponse

Ils gardent la même énergie.

82Question

Dans quelle modalité la diffusion Thomson-Rayleigh est-elle présente en imagerie ?

Réponse

En mammographie.

83Question

Pourquoi l’effet photoélectrique est-il recherché en imagerie ?

Réponse

Il ne produit pas de rayonnement diffusé nuisible à la qualité de l’image.

84Question

Quelles zones sont davantage concernées par l’effet photoélectrique entre 10 et 150 keV ?

Réponse

Les zones de numéro atomique élevé, notamment les os.

85Question

Comment la diffusion Compton peut-elle perturber l’image ?

Réponse

En déviant le photon de la direction du faisceau incident.

86Question

Quel effet les photons diffusés détectés produisent-ils sur l’image ?

Réponse

Ils brouillent l’image et diminuent son contraste.

87Question

Quel dispositif aide à limiter l’effet des photons diffusés sur l’image ?

Réponse

Une grille antidiffusante.

88Question

Quel effet la filtration du spectre de freinage a-t-elle sur les photons peu énergétiques ?

Réponse

Elle les élimine.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 40 questions sur Physique des rayons X.

1. Après l’amélioration des tubes par Crookes, quelle interprétation Thomson donne-t-il en 1897 des rayons cathodiques ?

2. Dans une expérience autour d’un tube, un rayonnement sort du tube, se propage assez loin dans l’air et provoque une fluorescence. Quelle conclusion distingue ce rayonnement des rayons cathodiques ?

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