Introduction aux rayonnements ionisants et leurs applications en biologie et en médecine

Thèmes abordés

Rayonnements ionisants, biologie, applications médicales, atome, fission, fusion

Résumé du document

Patient: Diagnostic (nom de la maladie, localisation, germe…, puis traitement (médical, chirurgical, par des méthodes physiques, psychologique).
Le diagnostic : signes « fonctionnels » (qu'est-ce qui ne va pas ?):
- Signes cliniques (avec les cinq sens et quelques instruments simples).
- Examens complémentaires (complémentaires à l'examen clinique).

Extraits

[...] La radiothérapie interne Méthode thérapeutique Utilise des rayonnements γ et électrons (ou autres particules) Basée sur la destruction des tissus (cancéreux) par des rayonnements ; la source de rayonnement étant métabolisée par les tissus du patient La radiobiologie et la radioprotection La radiobiologie Etude des effets des rayonnements ionisants sur les organismes vivants. La radioprotection Règles de protection contre les rayonnements ionisants concernant : Le public Les travailleurs Les patients La radiobiologie est une science La radioprotection est basée sur la radiobiologie mais se doit d'appliquer le principe de précaution. Ses énoncés ne sont pas des énoncés scientifiques. Chapitre 2 : L'atome et les échanges d'énergie entre l'atome et l'extérieur 1. [...]

[...] Schéma Energie émise= En' – En S'il y a une case vide sur la couche on peut oserver ceci ou cela Schéma ∑énergies émises = En'' - En = En'' – En' La désexcitation radioactive, l'émission caractéristique Energie émise= En' - En = hv ∑ énergies émises = En'' - En = ∑hv L'énergie des photons émis est caractéristique de l'atome émetteur L'analyse de ces valeurs (la spectrométrie) permet d'identifier l'atome émetteur (application en chimie, en astrophysique ) Fluorescence : absorption puis émission de proton Schéma Energie des photons émis Energie du photon absorbé L'effet AUGER En' – En = En'' + E cinétique de l'électron Processus concurrent de la désexcitation radiative lors duquel l'énergie émise lors de la transition entre deux niveaux est utilisée pour ioniser l'atome dans lequel a lieu la transition. L'effet AUGER est plus fréquent dans les petits atomes Interprétation de la quantification de l'énergie dans l'atome La quantification de l'énergie dans l'atome est une conséquence de l'aspect ondulatoire de l'électron. En étudiant l'effet photoélectrique, Einstein a montré qu'il ne pouvait se comprendre que si l'on faisait l'hypothèse que la lumière était faite de grains d'énergie. (1905, Prix Nobel). [...]

[...] Origine historique de la dualité onde-corpuscule pour le couple d'onde Ψ–particule matérielle Louis de Broglie (1923) De l'étude des spectres d'émission, on déduit que l'énergie de l'atome est quantifiée (sa valeur dépend de nombres entiers). Ce sont dans les problèmes faisant intervenir des ondes (interférences, diffraction, résonance ) que l'on rencontre des nombres entiers. Donc un électron est à la fois une particule ponctuelle, à la fois une onde. Il en est des électrons Sur sa trajectoire autour du noyau, l'électron est une onde qui doit contenir un nombre entier de longueur d'onde (comme une onde stationnaire dans un instrument de musique). [...]

[...] Einstein XXème siècle Physique moderne : Quand apparaît de l'énergie, de la masse disparaît Chapitre 4 : Processus de transformations radioactifs Equations radioactives : Conservation de la masse Conservation du nombre de charge Emission α AZX A-4Z-2Y + 42α 23292U 22890Th + 42α Emission β- AZX AZ+1Y + 0-1e + 00ν (barre sur le dessus) 00ν = antineutrino = particule sans masse ni charge qui intéragit peu avec la matière Emission β+ AZX AZ-1 Y + 0+1e + 00 00 = neutrino Capture électronique AZX + 0-1e AZ-1 Y + 00 Emission gamma AZX AZX 00 γ Conversion interne Processus lors duquel l'énergie émise lors de la transition entre deux niveaux nucléaires est utilisée pour ioniser l'atome dans le noyau duquel a lieu la transition. Ne pas confondre avec l'effet AUGER qui a son origine dans une transition entre les niveaux électroniques Les schémas de désintégration Le bilan énergétique Conservation de l'énergie Le spectre d'émission Spectre d'émission : courbe donnant la distribution des valeurs de l'énergie dans un faisceau de particules. Tous les photons gamma issus d'une même Le spectre d'émission alpha est un spectre de raies Pourquoi un spectre continu ? [...]

[...] Importance de la notion d'isotope en biologie : la notion de traceur Traceur radioactif : molécule identique ou proche d'une molécule naturelle pouvant être détectée en raison de son marquage par un isotope radioactif. Le glucose naturel Le glucose marqué à L'15O L'origine des nucléides 109 éléments La charte des nucléides La stabilité des nucléides Qui n'évolue pas rapidement, qui n'est pas radioactif. La zone de stabilité des nucléides Z < 20 N≈Z 126C6 147N7 2311Na 2083 Tous instables Interprétation : Les forces électrostatiques répulsives intenses (très intenses) S'il n'y avait que cela, la matière n'existerait pas Les quatre forces (ou interactions) dans la nature Interactions Particules concernées Interactions fortes Nucléons Interactions faibles Nucléons Force électromagnétique Particules chargées Force gravitationnelle Particules ayant une masse L'énergie de liaison dans un noyau Relation entre le défaut de masse et lénergie de liaison L'énergie de liaison est proportionnelle au défaut de masse : EL= ∆MC2 C'est un cas particulier de la relation : m.c2 Relativité générale d'Einstein La masse est une forme particulière de l'énergie Dans certaines circonstances, la masse se transforme en énergie Dans certaines circonstances, l'énergie se transforme en masse. [...]