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1. Tab 4 Taux de comptage R en fonction du mat riau de l ab sorbeur U 30 kV d 0 05 cm avec filtre en zircon Tab 1 Taux de comptage R en fonction de l paisseur d de Absorbeur Z a 2 l absorbeur en aluminium U 21 kV I 0 05 mA At 100s sans filtre en zircon vide 0 02 30 718 3 R C 6 0 02 30 698 4 s 1 0 406 1 0 977 9 Al 13 0 02 3 0 0 5 428 6 Fe 26 1 00 300 29 24 1 0 210 1 Cu 29 1 00 300 6 016 h3 ee Zr 40 1 00 300 113 9 2 0 49 10 2 5 30 55 Ag 47 1 00 300 24 52 cu 16 1 Rayonnement ambiant R1 0 243 s 1 P6 3 2 1 Exploitation et r sultat a Influence de l paisseur de l absorbeur sur l att nua tion On obtient la transmission T partir des donn es de mesure des tableaux 1 et 2 d apr s l quation I Sa subordination l paisseur d de l absorbeur est repr sent e sur la fig 2 La courbe trac e restitue l allure exponentielle donn e par l qua tion Il La fig 3 donne une repr sentation semi logarithmique selon l quation IV Dans cette repr sentation l att nuation du rayonnement monochromatis avec le filtre en zircon se d crit tr s bien par une droite passant par l origine dont la pente correspond au coefficient d att nuation lin aire p 15 7 cm LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Pour le rayonnement X non monochromatique non filtr on obtient la valeur l g2. tre r gler la distance entre le collimateur de l appareil rayons X et le diaphragme sans absorbeur env 5 cm et en d pla ant le porte capteur b r gler la distance entre le diaphragme sans absorbeur et la fente du capteur elle aussi sur env 5 cm R alisation a Influence de l paisseur de l absorbeur sur l att nua tion al sans filtre en zircon R gler la haute tension du tube U 21 kV R gler le courant d mission 0 05 mA N B Le taux de comptage ne devrait si possible gu re d passer 1500 s Cela vite une ventuelle correction du temps mort Appuyer sur le bouton poussoir Target R gler le pas angulaire AB 0 voir Activation du mode de service Photominuterie dans le mode d emploi de l appareil rayons X R gler un temps de mesure At 100 s Avec le bouton de r glage Adjust proc der successive ment l ajustage des positions angulaires de l absorbeur env 0 10 20 30 40 50 et 60 lancer la mesure avec le bouton poussoir Scan et appeler le taux de comptage R moyen apr s l coulement du temps de mesure avec le bouton poussoir Replay Etablir un protocole des r sultats voir tab 1 a2 avec filtre en zircon Monter le filtre en zircon sur le collimateur la composante onde courte du rayonnement de freinage g n r pour U 21 kV est alors quasiment supprim e R gler le courant d mission 0 15 mA et le temps de me
3. 0 568 13 20 3 103 0 565 11 4 26 29 0 0 808 10 3 142 29 5 77 0 161 10 3 175 40 114 3 18 10 3 115 47 24 3 0 677 10 3 146 Fig 4 Coefficient d att nuation lin aire u en fonction du num ro atomique Z de l absorbeur Cercles Mesure avec filtre en zircon Carr s Mesure sans filtre en zircon LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Telex 17 223 332 LHPCGN D by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
4. appareil protection totale et est homologu en tant que tel d apr s le r glement allemand sur les rayonnements X Gr ce aux mesures de protection et de blindage incorpo r es par le constructeur le taux de dose hors de l appareil est r duit moins de 1 Sv h une valeur d un ordre de grandeur correspondant la dose d irradiation naturelle M Avant la mise en service s assurer du bon tat de l appareil rayons X et v rifier que la haute tension est bien coup e l ouverture des portes coulissantes Voir mode d emploi de l appareil rayons X M Tenir l appareil rayons X l abri des personnes non autoris es Eviter une surchauffe de l anode dans le tube rayons X Mo M Ala mise en marche de l appareil rayons X v rifier si le ventilateur dans la partie tube fonctionne Le goniom tre s ajuste exclusivement par le biais de mo teurs pas pas lectriques M Ne pas bloquer le bras de cible et le bras de capteur du goniom tre et ne pas modifier le r glage par force LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Monter le porte cible Amener la cible et le capteur aux positions z ro avec le bouton poussoir Zero V rifier la position z ro du diaphragme sans absorbeur dans le jeu d absorbeurs ainsi que celle du capteur et les corriger si n cessaire voir Ajustage de la position z ro du syst me de mesure dans le mode d emploi de l appareil rayons X En d pla ant le goniom
5. rement plus petite u 14 2 cm d apr s la pente de la droite passant par l origine adapt e conform ment l quation IV pour le coefficient d att nuation lin aire Du reste des carts de l allure lin aire se manifestent L att nuation ne se d crit pas l aide d un seul coefficient d att nuation le rayonnement re oit en effet par rapport la mesure avec le filtre en zircon une composante plus forte en nergie qui est moins att nu e pour la m me paisseur de l absorbeur 1 0 T 0 5 0 0 i D amor 5 5 75 9 9 75 9 9 9 S S 0 1 2 d 3 0 1 2 d 3 mm mm Fig 2 Transmission T en fonction de l paisseur d de l absorbeur Fig 3 Repr sentation semi logarithmique de la transmission T en en aluminium Cercles Mesure avec filtre en zircon Carr s Mesure sans filtre en zircon b Influence du mat riau de l absorbeur sur l att nuation En supposant que le taux de comptage soit proportionnel au courant d mission les taux de comptage issus des tableaux 3 et 4 une fois le rayonnement ambiant d duit peuvent tre cadr s sur le courant d mission 1 00 mA D apr s les donn es modifi es on obtient selon I la transmis sion T voir tableaux 5 et 6 et partir de la valeur obtenue le coefficient d att nuation lin aire conform ment IV pour d 0 05 cm La subordination du coefficient d att nuation u au num ro atomique Z est repr se
6. e s affaiblit La diffusion peut tre lastique ou bien li e une perte d nergie ou un d calage de la longueur d onde c d se manifester sous la forme d une diffusion in lastique Par absorption toute l nergie des quanta de rayonnement X est transf r e sous forme d nergie d excitation ou d ionisa tion aux atomes ou mol cules de la substance irradi e Si Ro est le taux de comptage initial devant l att nuateur et R le taux de comptage derri re l att nuateur on calcule alors comme suit la transmission pour la caract risation de la per m abilit d un att nuateur pour le rayonnement R lee l Plus la transmission d un att nuateur est grande plus son pouvoir d att nuation est faible La transmission d pend de l paisseur de l att nuateur En supposant que les propri t s du rayonnement incident restent inchang es malgr l att nuation une augmentation de l pais seur x de la faible valeur dx occasionne une r duction de la transmission T de la faible valeur dT La baisse relative de la transmission est proportionnelle l augmentation absolue de l paisseur dT T u dx 11 Le facteur de proportionnalit L est qualifi de coefficient d att nuation lin aire Comme pour x 0 on a la transmission T 1 l int gration de l quation Il donne T e H X lI ou NT p x IV Cette relation est la loi d att nuation de Lambert du nom de Johann Heinrich Lambert acti
7. f au 18 si cle en sa qualit de scientifique et de philosophe Le but de l exp rience est de v rifier la loi de Lambert Du reste on montrera que l att nuation d pend du mat riau de l att nuateur et de la longueur d onde du rayonnement X P6 3 2 1 Mat riel 1 appareil rayons X 554811 ou 1 appareil rayons X 554 812 1 goniom tre 554 83 1 tube compteur fen tre pour rayonnements a B yetX 55901 1 Suppl ment absorption X ray 554834 Montage Le montage est repr sent sur la fig 1 Installer le collimateur dans le logement du collimateur a faire attention la rainure de guidage Fixer le goniom tre sur les barres de guidage d etenficher le c ble plat c pour la commande du goniom tre Enlever le capuchon protecteur du tube compteur fen tre placer le tube compteur fen tre dans le logement du capteur e et brancher le c ble du tube compteur dans la partie exp rimentation la douille GM tube D monter le porte cible g du goniom tre et enlever le plateau pour cible du porte cible introduire le c t ins rer du jeu d absorbeurs I f dans la rainure en quart de cercle du porte cible et l ins rer pru demment jusqu la but e du porte cible Conseils de s curit L appareil rayons X respecte les consignes relatives la construction d un appareillage rayons X pour l enseigne ment et d un
8. mptage R moyen apr s l coulement du temps de mesure avec le bouton poussoir Replay Etablir un protocole des r sultats R gler un courant d mission 1 00 mA et un temps de mesure At 300 s Avec le bouton de r glage Adjust proc der successive ment l ajustage des positions angulaires des quatre ab sorbeurs restants env 30 40 50 et 60 lancer la mesure avec le bouton poussoir Scan et appeler le taux de comp d R mm s i 0 969 4 0 5 426 1 1 0 197 3 1 5 84 29 2 0 40 51 2 5 19 48 3 0 9 52 b Influence du mat riau de l absorbeur sur l att nuation Tab 3 Taux de comptage R en fonction du mat riau de l ab sorbeur U 30 kV d 0 05 cm sans filtre en zircon tage R moyen apr s l coulement du temps de mesure Fr i At R avec le bouton poussoir Replay Etablir un protocole des Z TA e z r sultats voir tab 3 b2 avec filtre en zircon vide 0 02 30 1841 Monter le filtre en zircon et r p ter les mesures comme C 6 pire Si 1801 pour b1 voir tab 4 Al 13 0 02 30 1164 b3 Mesure du rayonnement ambiant Fe 26 1 00 300 93 3 R gler les param tres U 0 kV et 0 mA et mesurer le Cu 29 1 00 300 16 63 taux de comptage R du rayonnement ambiant avec le temps de mesure At 300 5 Ar 40 1 00 300 194 3 Ag 47 1 00 300 106 Exemple de mesure a Influence de l paisseur de l absorbeur sur l att nua tion
9. nt e sur la fig 4 En dessous de Z 40 Zr le coefficient d att nuation augmente consid rablement avec le num ro atomique Au passage Z 40 une baisse soudaine plus accentu e pour le rayonnement filtr se mani feste La baisse r sulte du fait que certaines excitations pour Zr ne sont plus possibles nergie de liaison de la couche K trop grande voir exp rience P6 3 4 5 Le rayonnement non filtr comprend une composante en nergie plus forte capable de fournir cette excitation et la r duction de p est ainsi plus faible fonction de l paisseur d de l absorbeur en aluminium Cercles Mesure avec filtre en zircon Carr s Mesure sans filtre en zircon Tab 5 Taux de comptage R I 1 00 mA transmission T et coefficient d att nuation lin aire en fonction du num ro atomique Z du mat riau de l absorbeur U 30 kV d 0 05 cm sans filtre en zircon 7 T m vide 92 0 103 1 000 0 6 90 0 103 0 978 0 445 13 58 3 103 0 634 9 11 26 93 1 1 01 10 3 138 29 16 4 0 178 10 3 173 40 194 2 11 10 3 123 47 106 1 15 10 3 135 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique P6 3 2 1 Tab 6 Taux de comptage R I 1 00 mA transmission T et coefficient d att nuation lin aire en fonction du num ro atomique Z du mat riau de l absorbeur U 30 kV d 0 05 cm avec filtre en zircon Zz 2 T vide 35 9 103 1 000 0 6 34 9 103 0 972
10. sure At 200 s Avec le bouton de r glage Adjust proc der successive ment l ajustage des positions angulaires de l absorbeur env 0 10 20 30 40 50 et 60 lancer la mesure avec le bouton poussoir Scan et appeler le taux de comptage R moyen apr s l coulement du temps de mesure avec le bouton poussoir Replay Etablir un protocole des r sultats voir tab 2 b Influence du mat riau de l absorbeur sur l att nuation b1 sans filtre en zircon Remplacer le jeu d absorbeurs I absorbeurs d paisseur diff rente par le jeu d absorbeurs Il absorbeurs de mat riau diff rent d 0 05 cm Enlever le filtre en zircon R gler une haute tension du tube U 30 kV cela garantit ainsi l irradiation des att nuateurs aussi puissants soient ils R glez le courant d mission 0 02 mA et le temps de mesure At 30 s LEYBOLD Fiches d exp riences de physique P6 3 2 1 Tab 2 Taux de comptage R en fonction de l paisseur d de l absorbeur en aluminium U 21 KV I 0 15 mA At 200s avec filtre en zircon Fig 1 Montage exp rimental pour l tude de l att nuation du rayonnement X en fonction du mat riau de l absorbeur ou de son paisseur Avec le bouton de r glage Adjust proc der successive ment l ajustage des positions angulaires des trois pre miers absorbeurs env 0 10 et 20 lancer la mesure avec le bouton poussoir Scan et appeler le taux de co
11. x r N d LEYBOLD Physique atomique et nucl aire Rayons X Attenuation de rayons X LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Objectifs exp rimentaux Etude de l attenuation de rayons X en fonction du meteriau et de l paisseur de l absorbeur M Etude de l att nuation du rayonnement X en fonction de l paisseur de l absorbeur W V rification de la loi d att nuation de Lambert M Etude de l att nuation du rayonnement X en fonction du mat riau de l absorbeur W Mise en vidence de la longueur d onde de l att nuation Notions de base On entend par att nuation du rayonnement X la baisse d in tensit lors du passage des rayons travers la mati re Les effets qui contribuent l att nuation sont au nombre de deux la diffusion et l absorption Bien que l absorption et l att nuation soient des ph nom nes physiques diff rents on caract rise souvent le mat riau irradi d absorbeur alors que d un point de vue linguistique le terme qui conviendrait le mieux est att nuateur Cela pr te certes quivoque mais compte tenu de l usage en vigueur nous aurons aussi en partie recours dans cette fiche d exp rience l appellation absorbeur la place de l appellation att nuateur La diffusion des quanta de rayonnement X sur les atomes du mat riau att nuateur occasionne un changement de direction d une partie du rayonnement C est ainsi que l intensit dans la direction original
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