les rayonnements en médecine
TRANSCRIPT
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Les rayonnements en mdecineLes rayonnements en mdecine
Introduction
limagerie mdicalelimagerie mdicale
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agent physique = lumireagent physique = lumire
Photographie
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Rayons K = scintigraphie
thyrode scintigraphie osseuse
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Rayons X = radiologie
radiographie scanner = tomodensitomtrie
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Radiofrquences = IRM
thorax cerveau
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Ultrasons = chographie
embryon foetus
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Chapitre IChapitre I
Ondes et particules lmentairesOndes et particules lmentaires
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I. Ondes lectromagntiquesI. Ondes lectromagntiques
Dfinition dune onde planeDfinition dune onde plane
E
B
E
B
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E
B direction de propagationdirection de propagation
Propagation dune onde planePropagation dune onde plane
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Autres dfinitions
FrquenceFrquence RR et priode T :et priode T : RR = 1 / T= 1 / T
ClritClrit (propagation dans(propagation dans le videle vide) :) : c = 3 10c = 3 1088 m.sm.s--11
Longueur donde :Longueur donde : PP = c T = c /= c T = c / RR
Intensit nergtique :Intensit nergtique : I = dI = d** / d/ d;;nergie dnergie d** transporte par unit de temps dans untransporte par unit de temps dans un
angle solide dW (en watts par stradian = W.sdangle solide dW (en watts par stradian = W.sd--11))
nergie d*
angle solide d;
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Spectre dun rayonnement lectromagntiqueSpectre dun rayonnement lectromagntique
intensit nergtiqueintensit nergtique
frquencefrquence
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Spectre dun rayonnement lectromagntiqueSpectre dun rayonnement lectromagntique
intensit nergtiqueintensit nergtique
frquencefrquence
une raie uniqueune raie unique
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Spectre dun rayonnement lectromagntiqueSpectre dun rayonnement lectromagntique
intensit nergtiqueintensit nergtique
frquencefrquence
spectre de raiesspectre de raies
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Spectre dun rayonnement lectromagntiqueSpectre dun rayonnement lectromagntique
intensit nergtiqueintensit nergtique
frquencefrquence
spectre continuspectre continu
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photonsphotons
EINSTEIN (1905)EINSTEIN (1905) lumirelumire
lectronlectron
effet photolectriqueeffet photolectrique
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paquets dnergie qui se propagent en ligne droite paquets dnergie qui se propagent en ligne droite
avec la mme vitesse que la clrit de londe associeavec la mme vitesse que la clrit de londe associe
PLANCK: nergie proportionnelle la frquence de londePLANCK: nergie proportionnelle la frquence de londe
E E RR
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Relation de PlanckRelation de Planck
E = nergie en joulesE = nergie en joulesn = frquence en hertzn = frquence en hertz
h = constante de Planck = 6,62 10h = constante de Planck = 6,62 10--3434 J.sJ.s
E = hE = hRR
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Classification des rayonnements lectromagntiquesClassification des rayonnements lectromagntiques
(( spectrespectre ))
ondes hertziennesondes hertziennes
rayons X ou K
nergie croissantenergie croissante
infra-rougelumire visiblelumire visible
ultra-violet
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Lnergie des photons : llectronLnergie des photons : llectron--voltvolt
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ddp = 1 volt
e- +
Llectron-volt est une unit correspondant au produit de lacharge lmentaire e par une diffrence de potentiel de 1 volt
lectron de charge 1,6 10lectron de charge 1,6 10--1919 CC
diffrence de potentiel de 1 Vdiffrence de potentiel de 1 V
1 eV = 1,6 101 eV = 1,6 10--1919 JJ
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h = 4,136 10h = 4,136 10-15 eV.seV.s
h = 6,62 10-34 J.s
Valeurs de la constante de Planck selonValeurs de la constante de Planck selonles units dnergieles units dnergie
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Rayonnements ionisantsRayonnements ionisants
Les rayonnements dnergie suffisante sontLes rayonnements dnergie suffisante sont
capables dioniser les atomes, cestcapables dioniser les atomes, cest----diredire
darracher un lectron un atome. De mme, ilsdarracher un lectron un atome. De mme, ils
sont capables de couper des liaisons intrasont capables de couper des liaisons intra--molculaires (par exemplemolculaires (par exemple : ionisation de leau).: ionisation de leau).
Dans le cas des tissus biologiques on considre queDans le cas des tissus biologiques on considre que
les rayonnements dnergie suprieure les rayonnements dnergie suprieure 13,6 eV13,6 eV
(nergie dionisation de lhydrogne) sont(nergie dionisation de lhydrogne) sont
ionisants.ionisants.
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Dualit ondesDualit ondes -- corpusculescorpuscules
rayons de forte nergie (ionisants) x ou K, capables
dagir sur les lectrons de la matire : aspect
corpusculaire prdominant
rayons de faible nergie (lumire, ondes hertziennes)
pour lesquels laspect ondulatoire est prdominant
(interfrences, diffraction)
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II. Particules lmentairesII. Particules lmentaires
Atomes : nombre d
Avogadro
Atomes : nombre d
Avogadro
PPar dfinitionar dfinition NNatomesatomes de carbone (isotope 12)de carbone (isotope 12)
ont une masse de 12 gont une masse de 12 g
NN= 6,02 10= 6,02 102323
Notion de masse (photons sans masse)Notion de masse (photons sans masse)
(atomes = noyaux + lectrons)(atomes = noyaux + lectrons)
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Le systme u.m.a.Le systme u.m.a. = units de masse atomique
1 u m a = 1/121 u m a = 1/12meme de la masse dun atome de carbone (de la masse dun atome de carbone (isotope 12 du carbone)isotope 12 du carbone)
((NNatomes pesant 12 g,atomes pesant 12 g, NN tant le nombre dAvogadro = 6,023 10tant le nombre dAvogadro = 6,023 102323))
1 u m a = 1,661 101 u m a = 1,661 10--2727 kgkg
units macroscopiquesunits macroscopiques units microscopiquesunits microscopiques
joulejoule lectronlectron--voltvolt
kgkg u m au m a
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e = 1,6 10e = 1,6 10--1919 C
C
mmee = 9,109 10= 9,109 10--3131 kg = 1 / 1822 u m akg = 1 / 1822 u m a
Caractristiques de llectron
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Mcanique ondulatoireMcanique ondulatoire
Pour expliquer certains phnomnes (optiquePour expliquer certains phnomnes (optique
lectroniquelectronique microscope lectroniquemicroscope lectronique -- parpar
exemple) Louis de Broglie (1924) proposeexemple) Louis de Broglie (1924) proposedassocier une particule de masse m et dedassocier une particule de masse m et de
vitesse v, une onde de longueur donde :vitesse v, une onde de longueur donde :
P = h / mv
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Relation masse nergieRelation masse nergie
E = mcE = mc22
EINSTEINEINSTEIN
On en dduit la valeur en nergie (en eV) d1 u m aOn en dduit la valeur en nergie (en eV) d1 u m a
1 u m a = 1,66 10-27 x 9 1016 / 1,6 10-19 =
9,33 108 eV = 933 MeV
De la mme manire, la masse au repos dunDe la mme manire, la masse au repos dun
lectron correspond 511 keVlectron correspond 511 keV
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ConclusionConclusion
matirematire
nergie cintiquenergie cintique
particule =particule = m v m v22nergie rayonnantenergie rayonnante
photon = hphoton = hRR