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Biophysique des rayonnements

Ce que tu dois retenir

Chapitre 1 — Introduction aux rayonnements ionisants

Les rayonnements ionisants sont classés selon leur nature particulaire ou électromagnétique et leur mode d’ionisation direct ou indirect.

Chapitre 2 — Radioactivité et décroissance

L’activité d’une source radioactive décroît exponentiellement avec le temps, selon une constante λ caractéristique du radionucléide.

Chapitre 3 — Interactions des photons X et γ

L’effet photoélectrique, la diffusion Compton et la production de paires se succèdent en fonction de l’énergie du photon incident.

Chapitre 4 — Dosimétrie et effets biologiques

La dose efficace E, exprimée en sievert, estime le risque stochastique global d’une exposition aux rayonnements ionisants.

Teste-toi

1. Parmi les rayonnements suivants, lequel est directement ionisant ?

AA. Particule alpha
BB. Photon gamma
CC. Neutron
DD. Photon X
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Réponse : A — A. Particule alpha

Les particules alpha sont des noyaux d’hélium chargés positivement, elles ionisent directement la matière par interactions coulombiennes. Les photons et les neutrons sont indirectement ionisants.

2. L’activité d’une source radioactive est initialement de 800 Bq. Sa période est de 10 jours. Quelle sera son activité après 20 jours ?

AA. 200 Bq
BB. 400 Bq
CC. 100 Bq
DD. 0 Bq
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Réponse : A — A. 200 Bq

Après une période (10 j), l’activité est divisée par 2 → 400 Bq. Après une deuxième période (20 j), elle est à nouveau divisée par 2 → 200 Bq.

3. Quelle est la relation correcte entre la constante radioactive λ et la demi-vie T₁/₂ ?

AA. T₁/₂ = ln 2 / λ
BB. T₁/₂ = λ / ln 2
CC. T₁/₂ = 1 / λ
DD. T₁/₂ = λ × ln 2
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Réponse : A — A. T₁/₂ = ln 2 / λ

Par définition, T₁/₂ est le temps nécessaire pour que l’activité diminue de moitié, ce qui donne A₀/2 = A₀ e⁻ᵏᵗ¹/², d’où T₁/₂ = ln 2 / λ.

4. À quelle énergie la production de paires électron-positon devient-elle possible ?

AA. Supérieure à 1,022 MeV
BB. Supérieure à 511 keV
CC. Inférieure à 100 keV
DD. Entre 100 keV et 1 MeV
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Réponse : A — A. Supérieure à 1,022 MeV

La création d’une paire nécessite une énergie minimale égale à 2 × 511 keV = 1,022 MeV, correspondant à la masse au repos de l’électron et du positon.

5. Quelle est l’unité de dose absorbée dans le système international ?

AA. Gray (Gy)
BB. Sievert (Sv)
CC. Becquerel (Bq)
DD. Joule (J)
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Réponse : A — A. Gray (Gy)

La dose absorbée D s’exprime en gray (Gy), 1 Gy = 1 J/kg. Le sievert est l’unité de dose équivalente et efficace.

6. Pour un même rayonnement gamma, quel facteur de pondération radiologique wR utilise-t-on ?

AA. 1
BB. 5
CC. 10
DD. 20
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Réponse : A — A. 1

Les photons (X et γ) ainsi que les électrons ont un wR égal à 1. Les particules alpha ont un wR de 20.

7. Quel effet stochastique est associé à une exposition aux rayonnements ionisants ?

AA. Cancer radio-induit
BB. Brûlure cutanée
CC. Cataracte
DD. Stérilité temporaire
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Réponse : A — A. Cancer radio-induit

Les effets stochastiques sont aléatoires et sans seuil, comme les cancers et les effets héréditaires. Les autres sont des effets déterministes, apparaissant au-delà d’un seuil de dose.

8. Lors d’une diffusion Compton, que devient le photon incident ?

AA. Il est diffusé avec une énergie plus faible
BB. Il est totalement absorbé
CC. Il disparaît en créant une paire
DD. Il est converti en neutron
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Réponse : A — A. Il est diffusé avec une énergie plus faible

En diffusion Compton, le photon cède une partie de son énergie à un électron et repart avec une énergie réduite et une direction modifiée.

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