Soutenance mémoire
Depuis la découverte de la radioactivité par Henri Becquerel en 1896 et celle de rayons X par Wilhelm Conrad Röntgen en 1895, les sciences et les techniques nucléaires ne cessent d’évoluer dans les différents domaines qui utilisent les rayonnements ionisants. Au début, la découverte de rayons X a conduit aux scientifiques de l’époque, à son application uniquement dans le domaine médical. Actuellement, l’utilisation de rayons X dans d’autres domaines non médicaux tels que la recherche, l’industrie ou d’autres domaines utilisant les rayons X comme moyens de contrôle et de détection, est très variée.
Les rayons X
Le tube à rayons X
Les rayons X apparaissent sous l’action d’électrons rapides bombardant une cible. Le tube de Crookes est le plus ancien de tubes producteurs de faisceaux d’électrons. Sa cathode de forme concave concentre les négatons en un point du métal de l’anticathode pour obtenir une source ponctuelle de rayons X. Toutefois, il fallait à tout moment rétablir la pression à l’intérieur du tube et d’autre part, on ne pouvait pas régler l’intensité de l’émission cathodique et par conséquent celle du rayonnement X. Les appareils modernes à rayons X que l’on construit actuellement, tant pour la recherche scientifique que pour les usages médicaux et industriels sont du type de Coolidge.
Autour du filament de tungstène f porté à l’incandescence se crée une région à haute densité de négaton. La cupule concave C fait converger les trajectoires de négatons émis par effet thermoïonique au centre d’une pastille de tungstène (quelquefois en molybdène ou rhodium) encastrée dans un bloc de cuivre dont la partie extérieure est munie d’ailettes de refroidissement. Le flux est réglé au moyen du rhéostat RH et la haute tension appliquée entre l’anode A et la cathode C détermine leur vitesse. Cette tension règle le pouvoir de pénétration de rayons X.
Mécanisme atomique de l’émission des rayons X
Le cortège électronique d’un atome initialement dans son état fondamental stable peut être perturbé à la suite d’une collision avec un négaton. L’atome se trouve alors dans son état excité pendant une durée de 10⁻⁸ à 10⁻¹⁵ s avant de reprendre son état fondamental stable : c’est le principe de l’état d’énergie minimum .
Le phénomène de réarrangement
La désexcitation s’accompagne d’un de deux phénomènes suivants :
– l’émission X
– l’effet Auger .
L’émission X
C’est un processus radiatif sous forme de rayonnement électromagnétique X d’énergie Eij = hνij. On dit qu’il y a émission de XK ou XL… , si la valence a été créée sur la couche K ou L… . On parle alors d’émission de rayons X caractéristique.
Effet AUGER
Découvert par Pierre AUGER en 1925, ce phénomène est non radiatif. Il y a processus d’auto ionisation de l’atome sans émission de rayons X.
Le rendement de fluorescence ω
Il y a compétition entre l’émission X et l’émission d’électron Auger. Le rendement ω est inférieur à 0,1 pou Z < 18. Pour les éléments légers, c’est l’effet Auger qui prédomine. Pour les éléments à Z élevé, c’est l’émission X. Remarque : pour le gallium (Z= 31), la probabilité d’émission X est égale à celle de l’émission Auger.
Spécification de la qualité de rayons X
Le terme « qualité » appliqué aux rayonnements ionisants, tendent à définir leur pouvoir de pénétration dans la matière. Ce pouvoir dépend de la distribution d’énergie de photons constituants les faisceaux.
La qualité du rayonnement est caractérisée par :
– le spectre émis, lui-même tributaire principalement de la haute tension appliquée au tube radiogène;
– l’absence de rayonnement indésirable, éliminé par utilisation de filtration à la sortie du tube.
Mais l’indication de la tension maximale d’accélération et de la filtration ajoutée est insuffisante pour comparer deux faisceaux entre eux. On complète l’information en caractérisant les faisceaux de rayons X par :
– Leur atténuation dans un milieu de référence est définie par la première couche de demiatténuation, l’épaisseur du métal qui réduit le débit de dose dans le faisceau à 50 % de sa valeur initiale ;
– La quantité de rayonnement délivré pendant une durée d’exposition, elle est définie par la connaissance de l’intensité du courant. En résumé, un faisceau de rayon X est spécifiée en terme de qualité par :
– la tension en (kV),
– l’intensité (en mA),
– la Couche de Demi Atténuation (en mm de filtration).
Effets de rayons X sur l’organisme
Les effets biologiques de rayonnements ionisants sont le résultat final d’événements physiques produits par le rayonnement dans le milieu vivant.
Action sur le chromosome
L’ionisation de molécules vise à briser les chromosomes atteints. Les fragments correspondants peuvent se ressouder d’une manière normale ou non suivant la dose reçue.
Action sur les cellules
La mort cellulaire correspond à la perte du pouvoir de prolifération. Elle peut survenir suite à l’atteinte directe par les rayonnements ionisants ou indirectement par atteinte de cellules nourricières interstitielles. Les altérations de fonctions cellulaires peuvent survenir à de doses très faibles. Elles sont de type : Troubles de la perméabilité cellulaire. Troubles de la mobilité cellulaire :
– diminution de la synthèse de l’Acide Ribo Nucléique (ARN),
– arrêt ou retard de mitose, et
– retard de la croissance cellulaire.
Action sur la peau
(Actions externes variables suivant la dose) : brûlure, épilation, rougeur, détachement de la peau, etc.
Ces actions susmentionnées ne se produisent pas trop souvent car nécessitent une irradiation à forte dose et ne concernent pas les faibles doses. Cependant, les effets éloignés de l’irradiation sont constatés avec les faibles doses. Ils se manifestent longtemps après l’irradiation. Cette période de latente est parfois très longue et aléatoire. Ces effets sont :
– la cancérisation aléatoire,
– sur la peau : radiothermite constatée seulement chez certaines personnes,
– sur les squelettes, l’appareil respiratoire,
– les leucémies,
– les cataractes,
– le raccourcissement de la longévité, et
– héréditaires : ne se présentent qu’aux descendants (effet de faible dose).
Action sur les organes
Les organes sensibles sont les formateurs du sang, en particulier le tube digestif et les glandes sexuelles.
– Abaissement du nombre de globules.
– Formation de lésions qui consiste à creuser la paroi du tube digestif en ulcération.
– Sur les testicules : stérilités temporaires et définitives suivant les doses, de plus, les cellules souches de spermatozoïdes sont les plus radiosensibles de l’organisme.
– Sur l’ovaire :
• lorsque l’ovaire est irradié, il y a une destruction d’éléments reproducteurs et la disparition de manifestations de l’activité de la cellule.
• lorsque le fœtus est irradié, il y a une interruption de la grossesse, soit l’apparition de malformation grave dans le fœtus suivant les doses administrées et l’époque de la gestation.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE THEORIQUE
CHAPITRE I : LES RAYONS X
1.1 Les rayons X
1.1.1 Les tubes à rayons X
1.1.2 Mécanisme atomique de l’émission des rayons X
1.1.2.1 Le phénomène des réarrangements
1.1.2.2 L’émission X
1.1.2.3 L’effet Auger
1.1.2.4 Le rendement de fluorescence ω
1.1.3 Natures et propriétés caractéristiques des rayons X
1.1.3.1 Absorption des rayons X par la matière
1.1.3.2 Types de rayon X
1.1.3.3 Utilisation principale de rayons X
1.1.4 Atténuation de rayons X
1.1.5 Détection
1.2 Spécification de la qualité de rayons X
1.3 Effets de rayons X sur l’organisme
1.4 Les rayonnements de faibles intensités
CHAPITRE II : NOTION SUR LA RADIOPROTECTION
2.1 Principes et moyens de protection
2.2 Grandeurs et unités en radioprotection
2.2.1 Les grandeurs dosimétrique
2.2.1.1 La dose absorbée
2.2.1.2 Kerma
2.2.2 Grandeurs de protection
2.2.2.1 La dose équivalente
2.2.2.2 La dose effective
2.2.3 Grandeurs opérationnelles
2.2.3.1 La dose équivalente ambiante
2.2.3.2 La dose équivalente directionnelle
2.2.3.3 la dose équivalente individuelle
2.3 Contrôle de la radioprotection pour l’inspection de bagages
CHAPITRE III : ETALONNAGE
3.1 Définition et objectifs
3.2 Etalonnage en terme de dose équivalente ambiante
3.2.1 facteur d’étalonnage
3.2.2 Coefficient de conversion du Kerma en dose équivalente ambiante
3.3 Chaîne de l’étalonnage
3.4 Méthodes d’étalonnage
PARTIE PRATIQUE
CHAPITRE I : Laboratoire Secondaire d’Etalonnage pour la Dosimétrie
1.1 Les différents types d’appareils utilisés
1.1.1 Système étalon
1.1.1.1 Chambre d’ionisation
1.1.1.2 Electromètre
1.1.1.3 Source radioactive de référence
1.1.2 L’unité de commande utilisée
1.1.2.1 Pantak
1.1.2.2 Echangeur automatique de filtre
1.1.3 Unité d’irradiation
CHAPITRE II : PROCEDURE D’ETALONNAGE DANS LE LSED
2.1 Vérification de la stabilité du système étalon
2.2 Détermination expérimentale de la couche de demi- atténuation
2.3 Etalonnage des débitmètres pour l’inspection des bagages à rayons X
2.3.1 Description et caractéristiques des débitmètres Graetz et Radiagem
2.3.2 Détermination de débit de dose équivalente ambiante
2.3.3 Détermination du facteur d’étalonnage des débitmètres Graetz et Radiagem
2.3.4 Variation du facteur d’étalonnage en fonction de débits de doses équivalentes ambiantes
CHAPITRE III: SCANNER A BAGAGES HI- SCAN
3.1 Principe de fonctionnement
3.2 L’avantage de l’utilisation du scanner
3.3 Le scanner HI-SCAN 6040i
3.3.1 Caractéristiques techniques
3.3.2 Résultats des fuites du scanner HI-SCAN 6040i
3.3.3 Interprétation
3.4 Le scanner HI- SCAN 100100V
3.4.1 Caractéristiques techniques
3.4.2 Résultats des fuites du scanner HI-SCAN 6040i
3.4.3 Interprétation
3.5 Caractéristiques commune entre HI-SCAN 6040i et HI- SCAN 100100V
3.6 Contrôles des rayonnements des fuites
CHAPITRE IV: EVALUATION DE DEBITS DE DOSES EN APPLIQUANT LE FACTEUR D’ETALONNAGE
4.1 Avec le scanner HI- SCAN 6040i
4.2 Avec le scanner HI- SCAN 100100V
RECOMMANDATION
CONCLUSION
ANNEXES
