RAYONS X
Dans la suite continue des radiations électromagnétiques que l'on sait produire, depuis les longueurs d'onde très courtes de l'ordre de 10−4 nm jusqu'à celles de l'ordre de plusieurs kilomètres, on appelle rayons X les radiations comprises entre 0,01 et 5 nm environ. Ces limites ne sont pas précises et, en fait, c'est plutôt leur mode de production qui définit les rayons X : ils sont émis par le bombardement de la surface d'un solide par des rayons cathodiques, ou faisceaux d'électrons accélérés par des tensions variant entre 103 et 106 volts.
Du côté des grandes longueurs d'onde, le domaine des rayons X est limité pratiquement du fait de l'absorption de plus en plus considérable par toute matière, même de faible densité, si bien que ces rayons, dits rayons mous, deviennent très difficiles à utiliser et à détecter quand la longueur d'onde croît. Les rayons X sont reliés au domaine de l'ultraviolet très lointain par des radiations qui ont été produites et étudiées mais qui sont très peu employées.
Du côté des petites longueurs d'onde (rayons « durs »), des sources à très haute tension deviennent nécessaires, et la limitation est due aux difficultés techniques de réalisation. Le domaine des rayons X recouvre celui des rayons γ émis par certains atomes radioactifs.
Production
La source usuelle des rayons X est appelée le tube Coolidge, du nom de son inventeur (1917). C'est un tube à vide comportant deux électrodes, une cathode émettrice d'électrons (filament de tungstène chauffé) et une anode, ou anticathode, masse métallique portée à un potentiel positif de l'ordre de 10 à 300 kilovolts dans les tubes ordinaires. Si la source de tension est un simple transformateur, le tube n'émet que pendant l'alternance où l'anode est positive (le tube est dit autoredresseur). Il comporte une fenêtre d'une nature telle qu'elle n'absorbe pas trop les rayons X émis (en verre pour les rayons durs, en béryllium pour les rayons mous, en mylar très mince pour les rayons très mous).
Radiologie : un tube Coolidge
Collection Guy Pallardy
Rayons X : l'expérience de Röntgen est étudiée
Collection Guy Pallardy
Deux phénomènes bien distincts sont à l'origine de la production des rayons X : l'émission du spectre continu, d'une part, et celle des raies caractéristiques, d'autre part.
Spectre continu
Tube à rayons X : spectre continu
Encyclopædia Universalis France
Le spectre d'émission est constitué par un ensemble de radiations dont l'intensité varie de façon continue avec la longueur d'onde. La figure donne l'exemple d'un spectre émis par une anticathode de tungstène. Les faits essentiels sont les suivants :
– le spectre comporte un seuil d' émission brusque du côté des courtes longueurs d'onde, cette limite inférieure étant inversement proportionnelle à la tension appliquée ;
– quand la tension appliquée au tube croît, la proportion des rayonnements de courte longueur d'onde augmente : on dit que le rayonnement devient plus dur.
D'après l'électromagnétisme classique, un électron en mouvement accéléré émet une radiation électromagnétique continue. Or, dans le tube de rayons X, l'électron du faisceau cathodique est décéléré brusquement ; sa vitesse au moment de l'impact est égal à √(2e/m)V, soit 50 000 kilomètres par seconde pour V = 8 000 volts ; elle s'annule sur un parcours de l'ordre du micron dans le métal de l'anticathode. Il en résulte une impulsion de rayonnement, dite de freinage ( Bremsstrahlung). Mais la présence d'un seuil d'émission ne peut être expliquée que par la théorie quantique. L'énergie de l'électron est transformée par le choc en photon hν dont l'énergie ne peut être supérieure à celle de l'électron incident égale à eV. Il existe donc une limite supérieure de la fréquence de la radiation donnée par la relation hν = eV, ou encore une[...]
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Écrit par
- André GUINIER : membre de l'Académie des sciences
Classification
Médias
Radiologie : un tube Coolidge
Collection Guy Pallardy
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Collection Guy Pallardy
Tube à rayons X : spectre continu
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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DÉCOUVERTE DES RAYONS X
- Écrit par Bernard PIRE
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En novembre 1895 à Würzburg (Allemagne), Wilhelm Röntgen (1845-1923) remarque que le verre du tube cathodique qu'il utilise pour ses expériences émet un rayonnement invisible capable d'impressionner une plaque photographique. Il montre aussi que ces rayons, qu'il nomme X, causent la fluorescence...
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DÉTECTEURS DE PARTICULES
- Écrit par Pierre BAREYRE , Jean-Pierre BATON , Georges CHARPAK , Monique NEVEU et Bernard PIRE
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...choix de certaines composantes. Ainsi, pour absorber les neutrons lents avec grande efficacité, on utilise le fluorure de bore ou l'hélium 3 ; pour les rayons X, on utilise le xénon ou le krypton ; pour les particules chargées, le critère recherché est souvent le gain maximal permis. En raison de son bas... -
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La fluorescence X s'intéresse, elle aussi, aux atomes de l'échantillon. Les rayons X, de plus forte énergie que les rayons ultraviolets, peuvent arracher les électrons des couches internes des atomes. Ces électrons n'étant pas impliqués dans les liaisons chimiques des molécules, les ondes réémises... -
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...laboratoire dès 1888 pour désaliniser les briques venues des palais mésopotamiens de Suse, dans les autres musées d'Europe les laboratoires sont créés avec l'installation d'une source de rayons X destinés à explorer les œuvres en profondeur. On citera les musées de Francfort et de Weimar autour de 1914,... -
BARKLA CHARLES GLOVER (1877-1944)
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Charles Glover Barkla naquit à Widnes, dans le Lancashire (Grande-Bretagne) le 7 juin 1877. Après des études à Liverpool, il fit ses premières recherches à Cambridge puis retourna à Liverpool de 1902 à 1909. Il fut alors nommé professeur à l'université de Londres, avant d'occuper la chaire de physique...
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