Rayonnements électro-magnétiques :
Rayonnements particulaires/corpusculaires Rayonnements EM
Propagation d’un champ électrique et d’un champ
Masses non nulles au repos magnétique associés, perpendiculaires entre eux et à
la direction de propagation
Particules chargées
- Légères : e-, positons - RI : X, γ, UV
- Lourdes : protons, particules et ions lourds - Non ionisants : IR, lASER, micro-ondes, radar,
Particules non chargées : neutron IRM, tel, TV, …
Histoire relativement récente :
- 1896, Henri Becquerel : radioactivité naturelle
- 1898, Marie Curie : rayonnements spécifiques à certains atomes
- 1898-1910, Becquerel, Rutherford, Villard : rayonnements α, β, γ
- 1934, Joliot-Curie : radioactivité artificielle
- 1945 : Hiroshima, Nagasaki
- 1986 : Tchernobyl
- 2011 : Fukushima
Signalisation : sigles de ≠ couleurs associées au niv de RA (bleu, vert, jaune, orange, rouge)
RADIOACTIVITÉ NATURELLE
U, Thorium, C14, K40, Tr
Origine :
Tellurique Cosmique
- Radioéléments naturels psts sur Terre : U 238, Th 232 - C 14, Tritium
- Exposition faible et fonction des régions - Produit en permanence par soleil
- Peut varier facteur 100 et dépasser les normes - Très faible et fonction des régions :
- Fr : 0,6mSv/an Fr 0,35mSv/an
- Plus importante en régions granitiques - Irradiation aug qd on se rapproche du soleil
4 chaînes de désintégration :
Familles Demi-vie
1 : Neptunium 2,14.106 ans
2 : Thorium Émission Thoron (Th) 14,05.109 ans
Émission Radon (Rn) 4,468.109 ans
3 : Uranium
Émission actinon (An) 0,7.109 ans
,Potassium 40 :
- Abondance naturelle : élément du corps le plus radioactif, présent partout
- 0,0117%
- 24 isotopes avec 4 radio-isotopes dont 93% de K 39 stable
- Activité :
- Période : 1,26.109 ans
- Plusieurs émission radioactives possibles : surtout β-, β+ et CE
- 1g = 263kBq
- Corps humain : 5kBq
- Eau de mer : 13Bq/L
Radon 222 :
- Gaz rare : inodore, incolore
- 35 isotopes radioactifs
- Formé en permanence dans le sol par la désintégration de l’U
- Élément fils du radon 226 (période : 1602 ans)
- Émetteur α : demi-vie 3,8j
- Radioactivité élevée
- 2e cause de cancer pulmonaire (tabagisme)
- Aération par dilution
- relation dose-effet linéaire : risque de cancer du poumon
proportionnel à l’exposition —> aug de 16% par 100Bq/m3
- Exposition géographique : régions riches : Bretagne, massif central, Vosges, Corse
Dans l’atmosphère :
- Constitution :
- Pour sa partie chargée : 85-90% protons, 10-14% noyaux d’He, noyaux
Rayonnement plus lourds, e-
cosmique - Pour sa partie neutre : rayons γ, neutrinos, neutrons
primaire
- Interagit avec noyaux psts dans la partie sup de l’atmosphère, au dessus 15km
- Produit des radioactifs et des particules secondaires comme le Tritium et le C 14
- Demi-vie 12 ans
Tritium - Émetteur β-
- Formation par bombardement d’atomes de N par des neutrons issus du rayonnement
cosmique (+ produit C 12 stable)
Carbone 14 - demi-vie: 5730 ans
N(n,p)C : l’azote a été bombardé par un neutron et a produit du C et un proton
Datation du
- Le rapport quantité C 14 et qté de C totale diminue au cours du tps
- Mesure du rapport C 14/C par spectrométrie de masse
C14
- Peut aller jusqu’à 30 000 ans pour un élément <1mg
, RADIOACTIVITÉ ARTIFICIELLE
Radio-isotopes artificiels obtenus par bombardement de noyaux par des particules chargées de haute E ou
par des neutrons
Origine : industrie, énergie, armement, santé, recherche, accidents
- accélérateurs particules, réacteurs nucléaires, cyclotrons médicaux, sources de rayons X
- Une gde partie de la radioactivité artificielle retrouvée ds égouts etc provient de la médecine
- Médecine : radioactivité très faible àpd 5/6 demi-vies
- Rejets : tritium, cobalt, krypton, C, I, Cs, Xe, strontium, ruthénium, thalium
Découverte radioactivité artificielle :
- Bombardement d’une feuille d’Al par des particules α d’une source de polonium 210 (5,3MeV)
- Seul l’Al 27 est stable sur les 22 isotopes de l’Al
- Al produit neutrons et positons (demi-vie 195s) grâce au P 30
Accélérateurs de particules : accélération de particules chargées électriquement par un champ
électrique et/ou magnétique de hte fréquence pour atteindre de gdes vitesses
- E de plusieurs millions d’eV : 5 à 30MeV
- France : cyclotrons med ou réacteurs nucléaires
- Accélérateurs linéaires ou circulaires (synchrotron, synchrocyclotron, cyclotron, CERN)
- Vide dans la chambre d’accélération
- Utilisation : physique, stérilisation alimentaire, industrie, médecine diagnostique et théra
Radioactivité utilisée en médecine = médecine nucléaire
Imagerie médicale utilisant les rayonnements ionisants :
- Radiologie conventionnelle avec ou sans produits de contraste (rayons X)
- Scanner X
- Imagerie de médecine nucléaire : TEP (Tomographie par Émission de Position) et TEMP
(Tomographie d’Émission MonoPhotonique)
tion des des
Production isotopes émetteurs
isotopes émetteurs de de IRM : rayonnements non ionisants
Rayonnements ionisants pour le diagnostic en imagerie :
positons à vie brève
positons à vie brève - Rayons X : RI mais pas RA
tion des isotopes émetteurs de - Rayons γ : issus d’isotopes radioactifs artificiels émetteurs de rayons γ
- Particules
Les émetteurs de positons àβ+ : issue
vie brève sontd’isotopes radioactifs
des éléments artificiels et sontémetteurs de positons β+
aujourd’hui pour
la plupart produit à l aide de cyclotrons biomédicaux par réaction de transmutation
nucléaire.
positons à vie brève
Radio-isotopes pour la médecine nucléaire : émetteurs de positons à vie brève (sauf Iode)
ositons à vie brève sont des éléments artificiels et sont aujourd’hui pour
- Produits par des
Production cyclotrons biomédicaux
du carbone-11 14N ou générateurs
(p,α) 11C
- Par réaction de transmutation nucléaire au sein d’enceintes plombées avec un
à l aide de cyclotrons biomédicaux par réaction de transmutation
module de
Production radio de synthèse et 14
de l’oxygène-15 unNcontrôle
(d,n) 15qualité
O par des radio pharmaciens
- Molécule marquée par un radio-isotope artificiel administré par voie intra-veineuse
16O (p,α) 13N
positons à vieProduction
brève desont des éléments
l’azote-13 artificiels et sont aujourd’hui pour
à l aide de ducyclotrons biomédicaux par 18réaction deOxygène
transmutation
Production TEP carbone-11
Production du fluor-18
TEMP 18 14 1118 stable
(haute activité spécifique) 18 F O (p,n) F - N (p,α)β+ (96,9%),
Désintégration
C CE (3,1%)
Production
Fluor 110mides isotopes
6h
émetteurs de Utilisé depuis avril 2019
Ga 68
Techn
étium
18 n
Production depositons à vie brève
14N (d,n)
(p,α) 11O
l’oxygène-15 14 15 99
Production
Gallium du carbone-11 C 11
68min F Semah
Les émetteurs de positons à vie brève
68 sont -des
UE3éléments
- 2018/2019
N
artificiels et sont aujourd’hui pour 35
C
Iode
la plupart produit à l aide de cyclotrons 13
biomédicaux par réaction de transmutation
nucléaire. 123 h
Carbon
Production
e 11 de l’azote-13
20min 16O (p,α) 13N
Production de l’oxygène-15
Production du carbone-11
N 13
14N (p,α) 11C 14N (d,n) O
15
Oxygène 15 2min
14N Production nécessaire dans la pièce de
Production de l’oxygène-15 O 15 (d,n) 15O
Production du fluor-18 Azote 13 10min
18O
l’examen (petit cyclotron)
Production de l’azote-13
Production de l’azote-13
haute activité spécifique)
16O (p,α) 13N16 O (p,n) 13F
(p,α) 18 N
Rayonnements particulaires/corpusculaires Rayonnements EM
Propagation d’un champ électrique et d’un champ
Masses non nulles au repos magnétique associés, perpendiculaires entre eux et à
la direction de propagation
Particules chargées
- Légères : e-, positons - RI : X, γ, UV
- Lourdes : protons, particules et ions lourds - Non ionisants : IR, lASER, micro-ondes, radar,
Particules non chargées : neutron IRM, tel, TV, …
Histoire relativement récente :
- 1896, Henri Becquerel : radioactivité naturelle
- 1898, Marie Curie : rayonnements spécifiques à certains atomes
- 1898-1910, Becquerel, Rutherford, Villard : rayonnements α, β, γ
- 1934, Joliot-Curie : radioactivité artificielle
- 1945 : Hiroshima, Nagasaki
- 1986 : Tchernobyl
- 2011 : Fukushima
Signalisation : sigles de ≠ couleurs associées au niv de RA (bleu, vert, jaune, orange, rouge)
RADIOACTIVITÉ NATURELLE
U, Thorium, C14, K40, Tr
Origine :
Tellurique Cosmique
- Radioéléments naturels psts sur Terre : U 238, Th 232 - C 14, Tritium
- Exposition faible et fonction des régions - Produit en permanence par soleil
- Peut varier facteur 100 et dépasser les normes - Très faible et fonction des régions :
- Fr : 0,6mSv/an Fr 0,35mSv/an
- Plus importante en régions granitiques - Irradiation aug qd on se rapproche du soleil
4 chaînes de désintégration :
Familles Demi-vie
1 : Neptunium 2,14.106 ans
2 : Thorium Émission Thoron (Th) 14,05.109 ans
Émission Radon (Rn) 4,468.109 ans
3 : Uranium
Émission actinon (An) 0,7.109 ans
,Potassium 40 :
- Abondance naturelle : élément du corps le plus radioactif, présent partout
- 0,0117%
- 24 isotopes avec 4 radio-isotopes dont 93% de K 39 stable
- Activité :
- Période : 1,26.109 ans
- Plusieurs émission radioactives possibles : surtout β-, β+ et CE
- 1g = 263kBq
- Corps humain : 5kBq
- Eau de mer : 13Bq/L
Radon 222 :
- Gaz rare : inodore, incolore
- 35 isotopes radioactifs
- Formé en permanence dans le sol par la désintégration de l’U
- Élément fils du radon 226 (période : 1602 ans)
- Émetteur α : demi-vie 3,8j
- Radioactivité élevée
- 2e cause de cancer pulmonaire (tabagisme)
- Aération par dilution
- relation dose-effet linéaire : risque de cancer du poumon
proportionnel à l’exposition —> aug de 16% par 100Bq/m3
- Exposition géographique : régions riches : Bretagne, massif central, Vosges, Corse
Dans l’atmosphère :
- Constitution :
- Pour sa partie chargée : 85-90% protons, 10-14% noyaux d’He, noyaux
Rayonnement plus lourds, e-
cosmique - Pour sa partie neutre : rayons γ, neutrinos, neutrons
primaire
- Interagit avec noyaux psts dans la partie sup de l’atmosphère, au dessus 15km
- Produit des radioactifs et des particules secondaires comme le Tritium et le C 14
- Demi-vie 12 ans
Tritium - Émetteur β-
- Formation par bombardement d’atomes de N par des neutrons issus du rayonnement
cosmique (+ produit C 12 stable)
Carbone 14 - demi-vie: 5730 ans
N(n,p)C : l’azote a été bombardé par un neutron et a produit du C et un proton
Datation du
- Le rapport quantité C 14 et qté de C totale diminue au cours du tps
- Mesure du rapport C 14/C par spectrométrie de masse
C14
- Peut aller jusqu’à 30 000 ans pour un élément <1mg
, RADIOACTIVITÉ ARTIFICIELLE
Radio-isotopes artificiels obtenus par bombardement de noyaux par des particules chargées de haute E ou
par des neutrons
Origine : industrie, énergie, armement, santé, recherche, accidents
- accélérateurs particules, réacteurs nucléaires, cyclotrons médicaux, sources de rayons X
- Une gde partie de la radioactivité artificielle retrouvée ds égouts etc provient de la médecine
- Médecine : radioactivité très faible àpd 5/6 demi-vies
- Rejets : tritium, cobalt, krypton, C, I, Cs, Xe, strontium, ruthénium, thalium
Découverte radioactivité artificielle :
- Bombardement d’une feuille d’Al par des particules α d’une source de polonium 210 (5,3MeV)
- Seul l’Al 27 est stable sur les 22 isotopes de l’Al
- Al produit neutrons et positons (demi-vie 195s) grâce au P 30
Accélérateurs de particules : accélération de particules chargées électriquement par un champ
électrique et/ou magnétique de hte fréquence pour atteindre de gdes vitesses
- E de plusieurs millions d’eV : 5 à 30MeV
- France : cyclotrons med ou réacteurs nucléaires
- Accélérateurs linéaires ou circulaires (synchrotron, synchrocyclotron, cyclotron, CERN)
- Vide dans la chambre d’accélération
- Utilisation : physique, stérilisation alimentaire, industrie, médecine diagnostique et théra
Radioactivité utilisée en médecine = médecine nucléaire
Imagerie médicale utilisant les rayonnements ionisants :
- Radiologie conventionnelle avec ou sans produits de contraste (rayons X)
- Scanner X
- Imagerie de médecine nucléaire : TEP (Tomographie par Émission de Position) et TEMP
(Tomographie d’Émission MonoPhotonique)
tion des des
Production isotopes émetteurs
isotopes émetteurs de de IRM : rayonnements non ionisants
Rayonnements ionisants pour le diagnostic en imagerie :
positons à vie brève
positons à vie brève - Rayons X : RI mais pas RA
tion des isotopes émetteurs de - Rayons γ : issus d’isotopes radioactifs artificiels émetteurs de rayons γ
- Particules
Les émetteurs de positons àβ+ : issue
vie brève sontd’isotopes radioactifs
des éléments artificiels et sontémetteurs de positons β+
aujourd’hui pour
la plupart produit à l aide de cyclotrons biomédicaux par réaction de transmutation
nucléaire.
positons à vie brève
Radio-isotopes pour la médecine nucléaire : émetteurs de positons à vie brève (sauf Iode)
ositons à vie brève sont des éléments artificiels et sont aujourd’hui pour
- Produits par des
Production cyclotrons biomédicaux
du carbone-11 14N ou générateurs
(p,α) 11C
- Par réaction de transmutation nucléaire au sein d’enceintes plombées avec un
à l aide de cyclotrons biomédicaux par réaction de transmutation
module de
Production radio de synthèse et 14
de l’oxygène-15 unNcontrôle
(d,n) 15qualité
O par des radio pharmaciens
- Molécule marquée par un radio-isotope artificiel administré par voie intra-veineuse
16O (p,α) 13N
positons à vieProduction
brève desont des éléments
l’azote-13 artificiels et sont aujourd’hui pour
à l aide de ducyclotrons biomédicaux par 18réaction deOxygène
transmutation
Production TEP carbone-11
Production du fluor-18
TEMP 18 14 1118 stable
(haute activité spécifique) 18 F O (p,n) F - N (p,α)β+ (96,9%),
Désintégration
C CE (3,1%)
Production
Fluor 110mides isotopes
6h
émetteurs de Utilisé depuis avril 2019
Ga 68
Techn
étium
18 n
Production depositons à vie brève
14N (d,n)
(p,α) 11O
l’oxygène-15 14 15 99
Production
Gallium du carbone-11 C 11
68min F Semah
Les émetteurs de positons à vie brève
68 sont -des
UE3éléments
- 2018/2019
N
artificiels et sont aujourd’hui pour 35
C
Iode
la plupart produit à l aide de cyclotrons 13
biomédicaux par réaction de transmutation
nucléaire. 123 h
Carbon
Production
e 11 de l’azote-13
20min 16O (p,α) 13N
Production de l’oxygène-15
Production du carbone-11
N 13
14N (p,α) 11C 14N (d,n) O
15
Oxygène 15 2min
14N Production nécessaire dans la pièce de
Production de l’oxygène-15 O 15 (d,n) 15O
Production du fluor-18 Azote 13 10min
18O
l’examen (petit cyclotron)
Production de l’azote-13
Production de l’azote-13
haute activité spécifique)
16O (p,α) 13N16 O (p,n) 13F
(p,α) 18 N
