Les rayons x

Article de physique

Vulgarisation scientifique présenté à Geneviève Toupin

Par Alicia Tessier et Agathe Soucy-Gagnon

Les rayons X

On aura tous à un moment opportun dans notre

vie à prendre une ou plusieurs radiographies,

ce soit chez le dentiste ou chez le médecin. A

tout, il serait très intéressant de comprendre le

fonctionnement des rayons x qui sont à l’origine

de la radiographie.

Que sont-ils?

Les rayons X sont des ondes électromagnétiques

nombreuses applications dont l’imagerie médicale, que vous connaissez

sous le nom de radiographie conventionnelle

électromagnétique comme la lumière visible.

aux mouvements que peut faire un ressort, ou ce

vague.

Les rayons X ont une longueur d’onde très courte se situant entre

nanomètres. La longueur d’onde est la distance entre deux points d’une onde séparés par un

cycle complet. Elle est exprimée par la

ces rayons, car ils ne font pas partie de la lumière visible.

Représentation de différentes

longueurs d'onde de fonctions

sinusoïdales

Le spectre électromagnét

On aura tous à un moment opportun dans notre

vie à prendre une ou plusieurs radiographies, que

ce soit chez le dentiste ou chez le médecin. Avant

nt de comprendre le

fonctionnement des rayons x qui sont à l’origine

sont des ondes électromagnétiques utilisées dans de

ombreuses applications dont l’imagerie médicale, que vous connaissez

sous le nom de radiographie conventionnelle. Ils font partie du spectre

électromagnétique comme la lumière visible. Une onde est comparable

faire un ressort, ou ceux qu’effectue une

ont une longueur d’onde très courte se situant entre 0,01 nanomètre et 10

nanomètres. La longueur d’onde est la distance entre deux points d’une onde séparés par un

Elle est exprimée par la lettre grecque λ. Notre œil est incapable de percevoir

car ils ne font pas partie de la lumière visible.

électromagnétique

0,01 nanomètre et 10

nanomètres. La longueur d’onde est la distance entre deux points d’une onde séparés par un

Notre œil est incapable de percevoir

La fréquence est le nombre de cycle par unité de temps d’une onde. Son unité de mesure est

l’Hertz(Hz). Les rayons X ont une haute fréquence, de 3x1017Hz à 3x1019Hz, alors que la lumière

visible possède une fréquence de 4,3x1014Hz jusqu’à 7,5x1014Hz. C’est donc pourquoi les

rayons X sont beaucoup plus dangereux. De plus, la fréquence est inversement

proportionnelle à la longueur d’onde. Donc, plus la fréquence est grande plus la longueur

d’onde sera petite, l’inverse étant aussi vrai.

La relation entre la longueur d’onde et la fréquence

Comment sont-ils produits?

Une des façons de produire des rayons X est à l’aide d’un tube à

rayons X composé d’une cathode, qui est relié au pôle négatif

(à basse tension), relié à un filament chauffé qui émet des

électrons qui se rendent jusqu’à l’anode, qui lui est relié au

pôle positif (haute tension). Cela crée ensuite des rayons X.

Électrons : un électron est une particule de charge

négative faisant partie de l’atome.

Kelvins : 0°C équivaut à 273 kelvins.

Formation de rayon X

Pourquoi les rayons X ?

Les rayons X sont appelés ainsi, car

lorsqu’ils ont été découverts par Wilhelm

Conrad Röntgen leur nature était encore

inconnue.

Tube à rayons X

λ= �

� où

λ : longueur d’onde de l’onde électromagnétique

c : vitesse de la lumière (3x108m/s)

v : la fréquence de l’onde

Les rayons X peuvent également être produits en atmosphère.

extrêmement chaud qui sont à des températures

kelvins. Les gaz sont alors composés d’atomes et d’électrons

La radiographie

Les rayons X entrent dans les parties molles du corps, mais

n’arrivent pas à pénétrer l’intérieur des os

durs. En réalité, plus la masse volumique d’un corps est

élevée, plus celui-ci est dense. C’est la densité d’un objet qui

détermine si celui-ci laissera passer les rayons X ou non. C’est

en fait, ce qui explique le phénomène de la radiographie,

puisque c’est grâce à la grande densité des os que vous

pouvez voir une fracture, par exemple, à travers la peau avec

une simple radiographie.

Connaissez-vous le

photon?

C’est la particule associée

aux ondes

électromagnétiques qui

composent principalement

les rayons X

Les rayons X peuvent également être produits en atmosphère. Ils sont formés à partir de gaz

extrêmement chaud qui sont à des températures d'un à plusieurs centaines de

. Les gaz sont alors composés d’atomes et d’électrons possédant une très grande

énergie qui créeront alors des photons.

Les rayons X entrent dans les parties molles du corps, mais

pas à pénétrer l’intérieur des os, puisqu’ils sont

durs. En réalité, plus la masse volumique d’un corps est

ci est dense. C’est la densité d’un objet qui

ci laissera passer les rayons X ou non. C’est

explique le phénomène de la radiographie,

puisque c’est grâce à la grande densité des os que vous

pouvez voir une fracture, par exemple, à travers la peau avec

Les photons

Ils sont formés à partir de gaz

sieurs centaines de millions de

possédant une très grande

énergie qui créeront alors des photons.

Les photons

Comment ont-ils été découverts?

C’est en effectuant des travaux sur les rayons cathodiques que

Wilhelm Conrad Röntgen, un physicien allemand, a découvert les

rayons X. C’est d’ailleurs ce qui lui a valu le premier prix Nobel de

physique en 1901. Il expérimente le 8 novembre 1895, les rayons X

en plaçant la main de sa femme sur leur trajectoire,

entre une plaque photographique et la source de

rayonnement, et observe que les ombres obtenues

sont les os de la main de son épouse, son alliance

étant présente sur l’image affichée. Il constate que

les rayons sont produits par l'impact des rayons cathodiques sur un objet

matériel. Il tire quatre conclusions dans son article : « les rayons X sont

absorbés par la matière ; leur absorption est en fonction de la masse atomique des atomes

absorbants ; les rayons X sont diffusés par la matière ; c'est le rayonnement de fluorescence ;

les rayons X impressionnent la plaque photographique ; les rayons X déchargent les corps

chargés électriquement. »

La découverte de la première source cosmique de rayons X a été

faite en 1962 par Riccardo Giacconi, un physicien

italien. Cette découverte lui a permis de remporter

le prix Nobel de physique en 2002. Cette source

de rayons X fut nommée Scorpius X-1.

Aujourd’hui, nous savons que ces sources nous

proviennent de trous noirs, du soleil et

d’étoiles.

La couche d’ozone nous protège

des rayons x ainsi que de la

majorité des autres rayons de

l’atmosphère. Heureusement, car

ceux-ci sont très nocifs pour la

santé.

Pour terminer…

La découverte des rayons X a été très bénéfique. Grâce à

eux, il est possible de détecter plusieurs problèmes de

santé ainsi que de savoir comment les traiter. Ils ont de

nombreuses utilisations, et qui sait ce qu’ils nous

permettront de faire dans le futur? Toutefois il faut se

méfier d’eux, car ils peuvent être néfastes pour la santé.

Malgré tout, ils apportent plus de bien que de mal, car leur

utilité est contrôlée. Par exemple, les gens qui travaillent à

proximité des rayons X ont des normes à respecter pour

que leur santé n’en soit pas affectée.

Saviez-vous que les rayons X sont aussi utilisé pour la

cristallographie aux rayons X, aussi appelé la

diffractométrie de rayons X? Un concept utilisant la

diffraction du rayon X sur la matière.

Bibliographie

∗ http://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9n%C3%A9rateur_de_rayons_X

∗ http://e-cours.univ-paris1.fr/modules/uved/envcal/html/rayonnement/1-rayonnement-

electromagnetique/1-2-les-ondes-electromagnetiques.html

∗ http://www.sfrnet.org/Data/upload/files/Le%20rayonnement%20X.pdf

∗ http://fr.wikipedia.org/wiki/Astronomie_en_rayons_X

∗ Archives médicales militaires des États-Unis ; Army Medical Museum12

∗ Manuel Quantum Physique

∗ http://fr.wikipedia.org/wiki/Kelvin

∗ Yahoo

∗ La lumière, PASSION DES SCIENCES, GALLIMARD

Avez-vous déjà vu?

«Love Has No Labels » est une vidéo

disponible sur le web mettant en

scène des couples de différentes

nationalités et orientations sexuelles

qui s’embrassent derrière un écran.

Grâce aux rayons x, nous

n’apercevons que les squelettes des

personnes.