Interactions photons-matière

Où l’on parle de coefficients d’atténuation, d’effet photoélectrique, Compton et de matérialisation.

Pour caractériser l’atténuation d’un faisceau de photons à travers la matière, on étudie l’évolution du coefficient d’atténuation de divers matériaux, en fonction de l‘énergie du rayonnement (ici donnée en MeV).

Ici, l’influence des 3 principaux effets causant l’atténuation : effet photoélectrique, effet Compton, effet de matérialisation (la diffusion Rayleigh n’est pas représentée).
Comparaison du plomb et de l’eau. L’effet photoélectrique est bien plus présent dans les métaux. L’effet Compton dépend peu du numéro atomique du matériau. L’effet de matérialisation n’est pas représenté. Il ne devient significatif qu’à partir de 1 MeV, au-delà des applications en imagerie médicale).
On voit ici que, pour un bon contraste entre le calcium et le muscle en radiographie, le rayonnement doit être de l’ordre de la dizaine de keV. Au-delà, les deux matériaux atténuent de manière trop similaire.

Pour tracer ces graphiques, j’ai collecté des données de coefficients massiques d’atténuation de différents matériaux, dans des fichiers .csv. Les fichiers Python appellent l’un ou l’autre de ces tables de données, selon les besoins. Ci-dessous les fichiers .csv compressés, ainsi que les codes Python :


Facteur d’atténuation des rayons X en fonction de l’épaisseur de matière et de l’énergie :

Les deux précédents graphes utilisent les données issues de ces fichiers CSV :


L’eau peut servir de modèle pour l’atténuation des rayons X dans les tissus mous riches en eau :

Soyez le premier à commenter

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.