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RADIOGRAPHIE PERFECTIONNEMENT
NIVEAUX 2 et 3
Par M. COUSIN, Chef du Service Formation HBS Contr61e Industriel
-l
© Copyright HBS Controle Industriel, Avril 19 s droits de reproduction, meme partielle, reserves. Dep6t legal 2thne trimestre 1983. HB Controle
Industriel =------
-_ .. . ---- .. _ .... .- •. .. -~.----"'"- - - .
TABLE DES MATIERES
Page
CD INTRODUCTION ........... . ... .. ... .. . . . . . . .... . . . . . . . . .. .
o RADIOLOGIE INDUSTRIELLE et CoN.D ... . . ... . . . . 0.. . .. . . . .... 3 2 .1. - Radiologie industrielle ..... ... ... .. . .. . ...... 0 •• •••• •••• • • ••
2.2. - Les autres methodes C.N. D .. . .. ..... .. ......... . . . . .. . . . . .. .. . 2 .3 . - Avantages . Inconvenients d es methodes C.N.D.
4 7 9
o 0' {3 'Y X CARACTERISTIQUES, ACTION SUR LA MATIERE ... . . .... 10 3 .1. - L'atome ... .... . .......... . . ............... ..... .. . .. . . . 3 .2 . - Les ravons X . . ............... .. . ... . .... . ... .... . . . . ... . 3 .3 . - Les ravons 'Y, Q et {3 ... . ... . . • ..... .... . .. . . ..•.. . . • . .•..... 3.4. - Ravons X et 'Y : A et energie ......... ... .. ...... . .. .... . .. . .. . . 3 .5 . - Effets des ravo nnements .. . . 3 .6. - Action sur la matiere : diffusion ............. .. . ... .. . . . . . ..... . 3.7 . - L'absorption des ravonnements ionisants ......... . . ....... . . . .. .. . 3 .8 . - L'ionisation des gaz .... . ..... . .. .. . . .... . ................ . . 3.9. - Penetrations «usuelles» .... . .. ... .... .... . . .......... . .. . ... . 3.10. - La diffraction X .. . . . . . .. . . ... .. . . .. . . . ...... .. . .. .. . ... .
TECHNO LOG I E DES RA YONS X .. . ....... . . .. . ... .
11 14 16 19 22 23 26 30 32 33
34 A - paSTES A RA YONS X ";;; 420 kV .......... . . . ... . . . .. . 0 • ••• 0 ••• 0 35 4A.1 . - Le tube a raV~ns X et sa gaine ...... . .. 0 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 36 4A.2. - Le generateur HT . . ... ............. . .. . 0 •• • •••• • ••••••• 0 • 47 4A.3 . - Le pupitre de commande . . . ....... .. . 4A.4 . - Postes . Tension pulsee . Tension constante 4A.5 - Constante d'ionisation rx .... . .. .. .. . . B - LES ACCELERATEURS . .... . . . . . ... . . 4B.1 . - L'accelerateur lineaire .... ... . . . .. . .. . ........... . . ... . .. . . 4B.2. - Le betatro n .... . ....... . . . . . . .. . . .. . .. . .. .. . . .. . . .. .. . . 4B.3. - Generateur de Van de Graaf . 2 MeV . .. . .
51 52 53 56 56 57 58
® TECHNOLOGIE DES RAYONS 'Y .. , . . . . . . . . . . .. . , . .. ... . 0 • • • • • • 60 5.1. - Fabrication des sources . ......... .. . . 0 0 • 61 5.2. - Activite d'un radioiso tope ......... 0 • • 0 •• • 0 • 61 5.3. - Constante specifique d'ionisation r ..... . ... . .. ... ... . . . . ..... 0 • • 65 5.4 . - Les appareiliages . .. .. .......... . . .. . . . . 0 • ••• • ••••• 0 •••••• 0 65 5 .5 . - Transfert des sou rces . . . ... .. . .. 0 •• • • •• • • • • 0 • • •••• •••• 0 •••••
FI LM et SENSITOMETRE .. ... . 6.1. - Structure du film radiographique 6.2. - Lumination. lo i de nk iprocit e ..... . . .. . .. ... . . . . . . . . . . . . . ... . . 6.3. - Densite : IJ . . .... . . . .. . .. . . . .... . . . .. 0 _ •
6.4. - Courbe caracteri stique .. . .. . .. ... . _ . .. . ............ . . . . . . .. . 6.5 . - Sensibilites relatives .. .. . ... . . . ... . .. ... . 6.6. - Latitude .. . .... .... . . .. ... .. . . . 6.7. - Traitement du film ...
69
70 71 73 74 76 79 81 83
QUALlTE D'!MAGE ............. . 7.1. - Definition de la 0.1. . 7.2. - Le flou 7.3. - Energie du ravonnement ......... .
7.4. - Le diffuse {filtrations ecransl 7.5. - Controle de la 0.1 .... ,
7.6. - Causes et corrections d'une mauvaise a.!.
® TECHNIQUES USU 8.1. - Technique d'exposition usuelle
8.2. - Technique El exposition constante (Xl 8.3. - Methode multifrlm . . .. ... . ...
8.4. - Localisation des detauts 8.5. - La
RADIOSCOPIE 9.1 Radio,copie directe 9.2 - Radioscopie TV directe (vidicon X) .,
ERES D'UTILlSATlON ....
9.3. Radioscopie indireC1e - Tube amplificaleUl de luminance ..
TECHNIQUES SPECIAL 10.1.
La 10.3. - La
I eclaH ..
10.4. -
10.5.
10.6.
radiographie electronique
L'autoradiographie . . . . .. ..... ..
La neutronographie ... , ..... .
CONTROLE DES SOUDURES .......... . 11.1 - PI ()cedes de soudages . . . . . .. ..
11.2. - Classification des detauts ...................... . 11.3. Predisposition - Mode de soudage -) defauts ......... . 11.4. - Interpretation des films. . . . . . .. . . . ..... .
11.5. Cahier des charges ISC 319·20 - Controle des appareils chaudronnes .. 11.6. des appareils a . . . . . . . . . .. . ..
LES DE FONDERI E. . A-DEFAUTSETASPECT ................... .
12A. 1 .- Le~ caviH\s ....................... .
12.A.2. - Les solutions de continuite ....... .
12A3. Les inclusions ........ , ......... .
B - NORMES NF 04150 - alliages d' AI et de Mg .. .
12.B.1. - Specifications techniques ......... . 12.B.2. Execution des radiographies ..
12.B.3. Norme de references ASTM E 155·76 .
12.B.4. Interpretation des cliches Proces verbal de contr61e ........... .
C NORME AIR 3380/C ......... .
12. C. 1. Document de reference des defauts 12.C.2. Classification des pieces ... 12.C.3.
12.C.4.
12.C.5.
Severite du comr61e .
Exploitation d'un cliche .... d'exploitation du cliche ....... .
EN CONCLUSION ............ . ANNEXES
88
89
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•
INTRODUCTION
J
INTRODUCTION
Le present livre correspond au programme etudie lors de nos stages de radiologie industrielle, SP2 : Stages de Perfectionnement de niveau 11.
" s'adresse a ceux qui postulent a la certification COF REND niveau 11, dont il assure la preparation a la partie «tronc commun».
Rappelons que la certification niveau II concerne les agents capables, non seule-ment d'executer le contr61e, mais egalement d'en contr61er I'execution, de mettre au point les methodes selon des specifications de contr61e, d'evaluer et interpreter les resultats (voir norme AFNOR A 09 010). L'examen en lui-meme, se compose essentiellement :
- de questions tronc commun
- de questions specifiques (particulieres a la discipline dans laquelle travaille le postulant)
- de questions radioprotection
- d'une epreuve pratique.
Nos cours SP2, qui supposent acquises les connaissances vues lors de nos stages: initiation SI, doivent donc etre completes par un stage de radioprotection (CAMA-RI ou mieux encore SR 11).
Nous avons voulu aller un peu plus loin et nous etudions, a titre d'exemple, les normes de contr61es radiographiques des soudures et de la fonderie.
Ces cours sont completes par des travaux pratiques (toujours dans "esprit CO-FREND) ainsi que par de la lecture de films de reference,avec recherche de defauts.
Ce livre, que no us avons voulu tres complet s'adresse egalement aux postulants a la certification COFREND Ill. Ceci explique son titre.
Nul doute que toute personne desirant se perfectionner en dehors me me de cet objectif COF REND trouvera en ce livre les informations necessaires.
Bon courage
RADIOLOGIE INDUSTRIELLE
et C.N.D.
ON PEUT AUJOURD'HUI PHOTOGRAPHIER . A TRA VERS LES .MET AUX
par P ... I ME YAN
I L ne taut , 'clonnt r de rim. 1 .. Scrl'M« agr&luUt ,an. ~ IOn domAlnc c.&.. ebQ~UC Jrtur. nQU! m6~e (~ct "Ull'~
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t. aoq uh. 11 nouo' faul
Extrait de la ((Science et la Vie» Decembre 1916/Janvier 1917.
I
® RADIOLOGIE et C.N.D.
[gJJ I RADIOLOGIE INDUSTRIELLE I
Puisque tout au long de ce livre no us allons parler Radiologie et que cette methode de controle non destructif n'est tout de meme pas une inconnue pour nous ("), il nous faut definir cette technique et la replacer rapidement dans le contexte gemeral de C.N D .
• 2.1.1. DEFINITION
La fac;on la plus sure de detinir la Radiologie est, en fait, d'utiliser le vocabulaire donne dans la norme AFNOR A 09 :200.
De toutes les definitions donnees, c'est encore celle du radiogramme qui est la plus significative.
Radiogramme : image sur une emulsion sensible des I.Hements structuraux d'un objet traverse par un rayonnement ionisant et due a I'absorption differentielle de ce rayonnement.
La Radiographie est la technique de production des radiogrammes.
La Radioscopie est I'observation visuelle sur un ecran fluorescent de I'image d'un objet expose aux rayonnem'ents ionisants.
• 2.1.2. PRINCIPE DE LA FORMATION DE L'IMAGE
Les rayonnements ionisants (X ou if), dont nous donnerons une definition precise un peu plus tard, traversent la matiere ma is sont absorbes par celle-ci.
L'absorption est fonction de I'epaisseur et de la densite du materiau traverse.
Pour un materiau donne (donc d'une densite donnee), "absorption sera d'autant plus forte que la matiere a traverser sera epaisse.
Tout defaut, tout manque ou tout surplus de matiere, toute heterogeneite, au sens le plus large du terme, aura une action sur I'absorption du rayonnement.
" voir notre cours SI : initiation a la Radiographie X et j'
11 suffit d'utiliser un nkepteur dont la reponse soit «proportionnelle» it la quantite de rayonnement residuel rec;u (film: radiographie, ecran fluorescent: radioscopiel.
La methodologie de radiologie industrielle est basee sur ces constatations.
Rayonneomeont Film
> > ac leor c:> > Oair > > 0 > ~W (>
PRIMAIRE RESIDUEL
• 2.1.3.DOMAINES D'APPLlCATION
En 1982, on comptait environ 3000 installations de radiologie en France.
11 est difficile de faire une liste exhaustive des applications de la radiologie industrielle.
Citons tout de meme :
- ITI€tallurgie, fonderie, alliages Cu et AI. - sidtkurgie. - constructions metalliques, soudage. - materiaux legers, pneumatiques, plastiques, composites. - beton, bois, materiaux. - controle de remplissage des recipients. - mu sees, police, demi nage, etc ...
• 2.1.4. LlMITES DE LA METHODE
Elles sont determinees par son principe meme. La detectabilite des defauts sera genee par les deux points ci-dessous :
1/ differences d'absorption
La sensibilite des detecteurs (qui ont necessairement leur limitel fait que ne seront mises en evidence que les differences d'absorption suffisantes pour I'energie du rayonnement employe. Ced est tres important et entraine les trois difficultes suivantes :
- 11 est plus delicat de mettre en evidence une bulle d'air dans un materiau leger (caoutchouc, plastique et composites ... ) que dans I'acier.
5 I
- Un dMaut plat (fissure) ne sera detectable que dans la mesure ou il se presente parallE~lement ou presque a la direction du rayonnement.
b~nnE' dE't<?ction
/'-
I
> ~
:> cU ------
mauvals<?
'-> '----:>
dE'tection
- I1 est difficile, sinon impossible, de detecter des detauts mineurs derriere une partie lourde.
21 etat de surface
Un etat de surface irregulier (rugosites de moulage en fonderiel ne permettra pas, ou du mains, genera considerablement la detection des defauts, leurs images (Hant noyees dans le «fond» heterogeme du cliche, d'ou la mkessite dans ce cas de prepa-rer la surface par meulage.
influE'ncE' dE' I'etar dE' surfac<?
I lobjE't film
I
non~vu"
ru osire
Parmi les parametres qui peuvent limiter I'emploi de la radiologie, citons egalement:
31 la necessite d'acceder aux deux faces de la piece.
4/1'encombrement relat;f de I'appareillage (X) limitant parfois I'acces El la piece.
6/1es temps de poses eleves des que les epaisseurs sont importantes.
6/1'impossibilite de faire des radiographies en milieu radioactif (certaines zones des centrales nucleaires).
7/1es problemes de radioprotection ne sont pas une gene cl proprement parler au niveau de la realisation d'une radio, mais peuvent amener a prendre des dispositions contraignantes pour I'environnement.
I
[ 2. 2[ [ LES AUTRES METHODES C.N.D. I
II n'est pas question ici de donner une description aussi longue des methodes CND existantes. Mais une rapide dMinition et le tableau comparatif succint donne au chapitre 2.3 nous permettront de mieux comprendre les limitations de ces methodes.
• 2.2.1. LE RESSUAGE (norme NF A 09 120)
• localisation des discontinuites debouchant a la surface de I'echantillon
• le procede consiste a appliquer sur la surface a contraler, prealablement nettoyee et sechee, un liquide d'impregnation colore ou fluorescent. le liquide penetre par capillarite dans les ouvertures des dMauts. I'exces de liquide est enleve par lavage, la surface est sechee.
On applique alors sur I'echantillon un revelateur qui, attirant le liquide d'impregna-tion retenu dans les dMauts, donne une indication renforcee de ceux-ci.
L'examen est visuel, en lumiere naturelle (Iiquide d'impregnation colore) ou en lumiere noire (Iiquide d'impregnation fluorescent).
• 2.2.2. LA MAGNETOSCOPIE (norme NF A 04 101)
• localisation dans les metaux ferromagnetiques des detauts de surface ou sous-jacents (quelques mm)
• le procede consiste a soumettre I'echantillon a contraler a un champ magnetique, de maniere a creer des fuites magnetiques particulierement intenses sur les dMauts jouant le role d'entrefer.
la detection de ces fuites se fait au moyen d'une liqueur magnetique (oxyde de fer magnetique en suspension dans 'I'huile ou I'eau) en contact immediat avec la surface de la piece.
I'examen est visuel (avec lumiere noire si la liqueur etait fluorescentel.
• 2.2.3. LES COURANTS DE FOUCAUL T
• localisation dans les metaux de detauts de surface ou sous-jacents - tri de nuances de metaux.
• le procede est base sur I'induction electromagnetique creee dans I'objet controle par une bobine (H.F. ou B.F.).
creation de courants en boucle fermee dans la piece (Courants de Foucault). Ceux-ci, a leur tour, vont reagir sur I'impedance de la bobine.
Un detaut, une variation de geometrie, de conductibilite (nuance du materiau) vont influer sur ces Courants de Foucault, en detormer le champ. Cette distorsion, donc sa cause, est detectee par le changement de I'impedance electrique du circuit.
• 2.2.4. LES UL TRASONS
•
.. localisation
le procede a envoyer I'objet a examiner une onde ultrasonore par un palpeur.
Les manques de ou heterogeneites (appeles communement ces) renvoient une recepteur.
du faisceau ultrasonore vers le palpeur qui est egalement
Une
AUTR
est envoyee par le palpeur vers un tube cathodique.
du defaut est connu avec precision grace a la connaissance de dans la matiere consideree et le temps correspondant a
I'onde ultrasonore : surface de la piece -+ defaut -+ surface de la
C.N.D.
• que pour memoire les methodes methodes «concurrentes» de la
sur des phenomenes tres
car elles ne sont pas, a dans la mesure
correspond a la detection d'ondes creees par la progression de materiaux sous tension ou par la decompression des structures.
dans les
de ces ondes U.S. peut donner de precieuses informations sur la criqu~s, le «devenin> de la qualite d/un ouvrage et la progression des defauts
sous tension.
d'etancheite
qui pourraient, a priori, etre conslderees comme des concurrentes de ne le sont pas en fait car elles permettent des microfuites
dans des assemblages devant etre etanches. La radiologie pas une defini-suffisante pour detecter ce genre de defaut.
controle d'etancheite est simple. Dans ou sur une face un gaz (helium ou ammoniac) est I! sera
de la parol (si une fUlte existel grace a I'emploi d'un spectrometre de masse (pour ou d'un revelateur de pH {pour N I.
I
12 a 31 1 AVANTAGES -INCONVENIENTS I
I des METHODES CaN.D. I Le tableau ci-dessous reprend les avantages mais aussi les limites des cinq methodes les plus couramment utilisees en controle non destructif.
METHODES AVAI\lTAGES INCONVENI EI\lTS
RADIOLOGIE - defauts internes sur grande - prix revient eleve (films) profondeur: 10 cm en X et - acces sur 2 faces 20 cm en )( courants - defauts lineaires non visibles
- large gamme de materiaux si 1 au faisceau (laminages) - film: preuve - microfissures non vues - scopie : automatisation - protection due aux dangers - taus defauts (porosites, des rayonnements ionisants.
fissures ... ) - methode film assez lente - controle reproductible
RESSUAGE - methode ban marche - uniquement sur defauts - facile d'emploi debouchant en surface - assez rapide - etat de surface et proprete - sensible (fines criques) de celle-ci sont importants - toutes les matieres sont - impossible a haute et
justiciables de cet examen surtout basse temperature sauf si la surface est - manipulations multiples absorbante. - nettoyage et eventuellement
- systemes portables. application produit anti-corrosif
- produits toxiques
MAGNETOSCOPIE - methode sensible pour - exclusivement sur metaux defauts de surface ou sous- ferromagn'etiques jacents (epaisseur - pas d'information en examinee < 1 cm) profondeur
- ban marche - proprete echantillon avant - facile d'emploi et apres examen - pas de calibration necessaire - demagnetiser les pieces - insensible aux faibles - possibilite de «bruler» les
epaisseurs de protection contacts sur la piece - systemes portables - necessite detinir mode de
magnetisation en fonction des defauts recherches.
COURANTS - pas de contact necessai re - exclusivement sur metaux DE - controle «in line» a haute - penetration < 6 mm FOUCAULT vitesse (10 m/s parfois) - haute sensibilite done:
- grande sensibilite (petits «rejets abusifs» possibles defauts) - methode par comparaison
- ferreux et non ferreux - sensible aux parasites et cl - donne informations sur la la temperature
dimension des defauts
ULTRASONS - profondeur d'examen -- personnel tres entraine importante - defauts en surface difficiles
- haute sensibilite auxdetauts cl voir a differentes profondeurs - pas d'enregistrement (trace)
- resultats instantanes - utilisation d'un couplant - automatisable - orientation des defauts a un - echantillon accessible sur role important sur leur
1 face detectabilite - utilisable sur chantier - donne taille et localisation
detaut
9
a" X CA ACT RIS la ES ACTIO sur la ATIERE
® a: P l X -CARACTERISJIQUES ACTION sur la MATIERE
Avant de parler des rayonnements, revoyons I' Atome dont ils sont issus.
L'ATOME Rappelons que la qui nous entoure est constituee de corps complexes dont la pllJs p£:?tite partie est la molecule.
La molecule est elle-meme une nombre reduit {une Citons quelques corps si dont nous
corps simples sont en le tableau de Mendele-;eff.
dans la suite de ce cours : le cuivre , I'iridium (lr) et le thullium (Tm). {Cu}, le tungstene (W), le cobalt
L'ATOME est la (de I'ordre de 1 cette image tres
corps sa taille est reduite le considerer comme un mini planetaire» ;
etant pour expliquer les phenomenes qui nous rnteressent. On dire que se compose de deux parties essentiel/es : le cortege electronique et le noyau
Lt ATOME
elec.tron
• 3.1.1. LE CORTEGE ELECTRONI E
d'un nombre bien defini d'electrons (grains res d autour du noyau, sur des orbites que I'on appelle
M, N ... au fur et a mesure que I'on s'tkarte du noyau.
est caracterise par un nombre d'electrons L'hydro· le plus a un seul electron le lithium
en a 3 ... etc ... I'uranium en possede 92 ! electrons ne se trouvent pas n'impor-te sur le electronique, mais remplissent les differentes couches au fur et a mesure que I'on considere les atomes de plus en lourds. Une ne
par ailleurs, contenir qu'un certain nombre d'electrons : 2 pour la couche K
11
(fa 1 ere: n = 1) 8 pour la couche L (la 2eme : n = 2), 18 pour la couche M etc ... (i~£j11~H:12:lOmbre.'2 ,ri 2 -pour une cou~he ).
Hydrogene Hel ium Li~hium Berylliu m Bore
Enfin, signa Ions, ce qui sera important pour nous, que chaque electron circulant sur une orbite donnee a une energie bien precise, que nous appellerons EK , EL, EM ... en sachant que ... > EM > EL > EK •
• 3.1.2. LE NOYAU
11 est compose de protons (charge electrique e+) et de neutrons (neutres) en nombre defini ; ce sont les nucleons.
I charge
proton: masse au repos
I charge neutron: masse
au repos
:+e : 1,6725.10-24 g
: neutre : 1,6747.10-24 g
la masse de ces particules est tres importante comparativement a celle de I'electron.
11 ya autant de protons que d'electrons .
• 3.1.3. SYMBOLE DE L'ATOME
Pour representer la configuration de I'atome qui permette de saisir du premier coup d'reil le nombre de particules dont il est compose, il a ete convenu de I'ecrire symboliquement de la faGon suivante :
A M
avec A : nombre de masse atomique (nbre de n + p+)
z avec Z : numero atomique (nbre d'electrons)
12
Ainsi on ecrira :
60 Co ce cobalt possede : 60 (p+ + n)
27 donc 60 - 27 = 33 n
• 3.1.4. LES ISOTOPES, LES RADIOISOTOPES
Tout n'est pas si simple.
Ainsi, il n'y a pas un seul Co ou un seul Ir tel qu'une lecture rapide du tableau periodi· que de Mendelei'ev pourrait le laisser croire.
I1 y a plusieurs Co '" il y a plusieurs Ir etc ... Pratiquement, tous les corps simples ont des freres .. , on dit : des ISOTOPES. Ces isotopes se differencient non pas par leurs elec-trons, mais par leur nombre de nucleons.
La representation symbolique vue plus haut nous I'explicitera. Prenons deux exemples :
I'hydrogene a 3 isotopes .
Hydrogene Deuterium Tritium
~H ~H ~H
(instable)
le 3eme, appele tritium, est le frere terrible de la famifle, il est instable : c'est un RADIO-ISOTOPE. 11 emet de I'energie.
le Cobalt a deux isotopes interessants :
le 59 Co, stable 27
le 60 Co, ayant un nucleon «de trop» est instable .. . c'est un radioisotope du 27 Cobalt ... il emet de I'enerqie.
Remarqu~ : le radioisotope s'appelle egalement radionucleide, radioelement, element radioactif .. '
Ces radioisotopes, d'une fac;on gimerale, existent dans la nature, en quantites tres differentes, mais generalement tres faibles.
13.211 LES RAVONS X I 1895 : Roentgen
Alors que la presence de ravons X a pu etre detectee dans certaines etoiles doubles dissvmetriques, disons que, sur terre, les Ravons X naturels n'existent pas. leur produc-tion est parfaitement artificielle. Elle se fait "lorsque I'on bombarde des «atomes-cibles» (W) avec des projectiles (e-) lances a grande vitesse.
Deux phenomimes prennent naissance selon que "electron projectile percute un electron peripherique d'un atome de la cible, ou qu'il passe a proximite du novau et qu'il soit, par consequent, devie de sa trajectoire.
Dans un cas, on aura emission du ravonnement X caracteristique, dans I'autre cas, emis-sion d'un ravonnement de freinage.
lorsque le nombre d'electrons projectiles est suffisamment important, on a coexistence statistique des deux ph{momenes.
• 3.2.1. LE RAYONNEMENT CARACTERISTIQUE
apparalt lors du choc d'un electron projectile avec un electron peripherique (generale-ment un electron K) d'un atome de la dble. Ce dernier est ejecte. L'atome est donc destabi lise. I1 reprendra son equilibre de lui-meme en rempla<;ant I'electron manquant par un electron de la couche superieure (L), celle-ci «recuperant» a son tour un electron de la couche (M) etc ...
lors de ces transferts d'electrons, I'energie en surplus (rappelons nous que EL > EK ) est expulsee sous forme d'un photon X. Phenomime en cascade : emission de toute une serie de photons X d'energies bien precises (EL - EK, EM - EL, etc ... ). C'est le ravonnement caracteristique.
Rayonnement x Caraet eri stique
ionisation . . emiSSion x
M --------L eJ €"ct ion
• 3.2.2. RAYONNEMENT FREINAG
lors de la deviation de noyau (p+l.
d'un electron le a I'approche du
d'energie qui se «retrouvera)) sous la forme
Comme il de multiples possibil quant a la proximite de passage de I'electron pres du noyau, nous aurons un eventail d'energies de photons X. le spectre de freinage.
Rayonnement x fr Inaqe I
• 3 .3. lE PHOTON X
C'est un electromagnetique que I'on peut assimiler a une vibration se depla<;ant dans le vide a la vitesse de la
I1 a une energie E EL - EK qui est directement reliee a la frequence V done a fa longueur d'onde de la vibration.
dans le systeme SI (M K S A)
h : cte de Planek x 1
i : frequence de
C: 'Jitesse de la
A: longueur d' onde de vibration
'" (nota 1 A = 10- 10 m)
J -I .s
• 3.2.4. SPECTRE FINAL E RAYONS X
Si ron represente les longueurs d'ondes on une courbe ayant I'allure suivante :
plus)... est petite piu sEe s t r 0 r- t e
et leurs intensites respect ives,
r nt en sites LO<1 L~'l ra t
ca racteris ti ue Kc<'j. Mo<I
MA
M~ TUBE W 100 kV
rayt'dE> f rE>inage
I 0,2 0,5 1. 2. 5. longueurs d ond2s ). C>
Amin; p.n A
Un point important est le 1\ mini auquel correspondra I'energie la plus forte des rayons X emis ." donc leur penetration.
Cette 1\ mini est reliee a un parametre important d'un poste a Rayons X : les kilovolts:
A :::: 12,34 A nnini ~'vf
D'autre part, la longueur d'onde la plus intense du spectre de freinage (le dos de la bosse) est egale a environ 1,5 fois 1\ mini.
C'est surtout le rayonnement de freinage qui nous interesse en radiologie ."
13. 31 1 LES RAYONS If, a: et 13 11896 Becquerel
lci, le phenomEme de remission des rayons ¥ et des particules a et (3 est spontane et existe dans la nature.
C'est la radioactivite naturelle issue de I'instabilite des noyaux d'isotopes radioactifs .
• 3.3.1. LA RADIOACTIVITE NATURELLE
II s'agit de veritables transmutations au cours desquelles un isotope radioactif (ex 2~~ U) se «desintegre» en corps successifs, eux memes radioactifs ...
Au cours de ces transformations successives, on voit appara'itre trois sortes d'emissions distinctes qui ne semblent etre simultanees que, parce que dans le morceau initial du radioelement se trouve un certain nombre de milliards d'atomes a des stades de trans-formation differents. .
L'experience de Rutherford a permis de mettre en evidence ces rayonnements et ces particules.
16
1/ les «Ravons» 0<. (particules)
- ce sont des novaux d'helium (2n + 2p+) E'xp~rrE'nce dE'
- vitesse : 15 a 25 000 km/s RUTHERFORD
- charge: 2e +
- penetration: quelques cm d'air
2/ les «Ravons» ~ (particules)
- ce sont des electrons e- d'energies variees
- vitesse : 120 a 190000 km/s
- charge: e- Ra - penetration : quelques mm d' AI
3/ les Ravons ~
- ce sont des ravonnements electromagnetiques
- A de I'ordre de 10- 10 a 10- 11 m
- penetration: plusieurs cm de Pb
• EXEMPLE DE TRANSMUTATION DE 2~U
I'uranium 2:35U radioactif se «decompoSe» en corps successifs tels que 231 Th, 231 Pa, 227 Ac, etc __ .
Ces decompositions s'accompagnent d'emissions de particules a ou ~
Ex. 223 Ra -* 219Rn + {, 88 86 /0
Ces emissions a et ~ ne nous interessent pas pour notre sujet
mais elles s'accompagnent d'emissions a' qui permettent a I'atome de stabiliser son niveau d'{mergie.
17
92
91
90
89
88
87
86
85
84
83
87.
81
Z
~07Pb
223Ra
) d9Rn /1
) Y ) VI
! 1I V // ~ V
231po I Pa
1 V Th
) fl 23\h Ac
/1 227Ac Ra y Fr
Rn
Ar
p A= Z/1 Po
Bi
/ Pb
/ TI A\.4 c\< Z\2 A 80 Hg
207 211 215 219 223 227 231 235
• 3.3.2. RADIOACTIVITE ARTIFICIELLE
Dans son processus de desintegration, elle n'est pas differente de la precedente, seul differe le fait que I'on fabrique initialement le radioelement grace a I'emploi de piles atomiques. Celles-ci generent en effet un flux important de neutrons avec lesquels on bombardera des noyaux d'isotopes stables pour fabriquer des radioisotopes : ex :
-+ 59 Co + n -+ 60 Co 27 27
-+ 1.91 I r + n -+ 192 I r 77 77
-+ 169 Tm + n -+ 170 Tm 69 69
Ceux-ci subiront alors les lois habituelles de la desintegration.
Nota: le 137 Cs autre radioelement nous interessant est quant a lui «recupere» dans les 55
«dechets» radioactifs des piles atomiques.
