Intéractions des rayonnements ionisants avec la matière

[shishiviolette]

Coucou
J'avais une question sur ce chapitre, et particulièrement sur les qcm sur ce chapitre. J'ai bien compris la leçon, et je pensais avoir compris les applications, mais en faisant les qcm je ne comprends vraiment pas les lorsqu'on nous demande de trouver les énergies des électrons Augers et photons possiblement émis. Je suis allée notamment voir le dm spécialement sur ce chapitre de l'année dernière mais même si ça m'a aidé ça reste toujours un peu flou. Parfois je ne comprends pas pourquoi certaines émissions de photons sont considérées impossibles, alors qu'en calculant ça avait l'air bon...(je cite pas de qcm précis parce que je pense que je n'ai vraiment pas compris le fonctionnement, et pas juste une situation précise)
Je me demande du coup si je suis pas passée à côté de certaine "règles" à appliquer face à ces qcm , ou certaines situations qui peuvent rendre un item faux.
Est ce que ce serait possible que vous me re expliquiez comment ça fonctionne?
Merci beaucoup, en espérant vraiment comprendre enfin grâce à vous
Bonne aprem

[Lisartère]

Alors ce post va être un peu long à lire pcq c'est qqc de plutôt visuel mais je vais essayer de l'expliquer par écrit. Et si tu as encore besoin je t'expliquerai sur le groupe discord du tutorat quand il sera disponible... Je vais te corriger 2 QCM et te montrer toutes les possibilités qu'il y a ! Je te fais une ionisation et une excitation.

Avant de commencer je te donne le lien de mon vieux vieux qui a fait une fiche qui résume tout si tu as encore besoin ! CT de PACES de l'an dernier. Tu vas dans récap des cours dernière minute et résolution QCM.

Je te conseille de faire les schémas en même temps que je te donne les explications

Pour l'IONISATION :

On considère l’atome de Plomb (Z = 82), dont les énergies des électrons selon le modèle de Bohr sont (en keV) : WK = -88 ; WL = -15 et WM = -3. Un atome de Plomb subit une ionisation de la couche K. (Ce que je t'ai mis en rouge c'est les info importantes à retenir de l'énoncé)

Photon de fluorescence

REGARDE LA DEUXIEME PHOTO

L'atome a été ionisé donc un électron est PARTI du cortège électronique (vs excitation -> l'électron a changé de couche)
Comme il est PARTI il faut en chercher un qui est à l'extérieur du cortège électronique pour reremplir la couche K et pour que l'atome soit à nouveau dans son état fondamental (à ce moment là il est excité)

Il existe ici 6 possibilités de photon de fluorescence (attention il y a 6 possibilités quand il y a 3 couches mais 3 possibilités quand il y a 2 couches)


1 ère possibilité : l'électron revient directement sur la couche K sans faire de stop (= pas de cascade de réarrangement). Pour revenir sur la couche K l'électron va devoir émettre un photon de fluorescence égal à l'énergie de la couche. Donc photon de fluorescence de 88eV

2 ème possibilité : l'électron ne revient pas directement... L'électron (hors du cortège) peut s'arrêter sur la couche L. Donc il va émettre un photon de fluorescence de 15eV

3 ème possibilité : L'électron (hors du cortège) peut s'arrêter sur la couche M. Donc il va émettre un photon de fluorescence de 3eV

4 ème possibilité : Il peut aussi y avoir des électrons qui passent d'une couche à une autre pour que l'atome se désexcite un peu (mais pas totalement...)
on dit qu'il passe de la couche M à K donc photon de fluorescence 88- 3 eV = 85 eV (c'est la différence de l'énergie des 2 couches)

5 ème possibilité : L'électron passe de la couche M à L donc énergie de photon de 15-3= 12 eV

6 ème possibilité : L'électron passe de la couche L à K donc énergie de 88 - 15 = 72eV

Electron Auger

Par définition, il y a un électron auger quand un photon de fluorescence tape un électron qui se trouve sur une couche PLUS EXTERNE de la couche de départ du photon.

Exemple : Un électron passe de la couche M à L. On considère que le photon est émis à la couche Ldonc il peut seulement taper un électron sur la couche M.
Autre exemple: un électron passe de la couche M à K. On considère que le photon est émis à la couche K donc il peut taper un électron sur la couche M ou L.

Et la formule pour calculer l'énergie cinétique de l'électron Auger c'est l'énergie du photon - l'énergie de la couche où se trouve l'électron


Possibilité 1 = photon 1
Possibilité 2 = photon 2 etc...(c'est plus simple pour moi)

Photon 1 peut taper un électron sur la couche L ou M

Photon 2 peut taper un électron sur la couche M

Photon 3 NE PEUT PAS TAPER D'ELECTRON. Il n'y a pas de couche derrière la couche M donc c'est impossible d'avoir un électron Auger avec le photon de fluorescence 3

Photon 4 peut taper un électron sur la couche L ou M

Photon 5 peut taper un électron sur la couche M

Photon 6 peut taper un électron sur la couche L ou M


Tu remarques qu'il n'y a pas d'électron Auger partant de la couche K. POUR TOUTES LES QCM, l'électron auger ne peut pas partir de la couche K +++
Il est IMPOSSIBLE d'avoir energie du photon - énergie de la couche K (où se trouve l'électron Auger)

FIN POUR L'IONISATION
Attention là c'est l'ionisation de la couche K mais il faut faire attention si on te dit ionisation de la couche L ou M (si tu as compris comment ça marche pour la couche K tu comprends aussi pour la couche L ou M (mais c'est rare qu'il mette M en QCM)

Prend une petite pause ou refait les QCM ionisation pcq il faut bien tout comprendre c'est vrm important+++

Pour l'EXCITATION

On considère l’atome de Plomb (Z = 82), dont les énergies des électrons selon le modèle de Bohr sont (en keV) : WK = -88 ; WL = -15 et WM = -3. Un atome de Plomb subit une excitation de la couche K à M.

Photon de fluorescence

REGARDE LA PREMIERE PHOTO

Pour l'excitation, on sait qu'il y a un électron qui CHANGE de couche donc c'est simplement un réarrangement électronique+++. On n'a pas d'électron hors du cortège électronique.

3 Possibilités:

1 ère possibilité : l'électron revient directement de la couche M à K: photon de fluorescence d'énergie 88-3= 85eV

2 ème possibilité : l'électron décide de faire un stop. Il va de la couche M à L donc énergie du photon de 15-3=12eV

3 ème possibilité : Il va de la couche L à K donc énergie du photon de 88-15=72eV

Il est IMPOSSIBLE de voir une énergie de photon de fluorescence de 88, 15 ou 3 eV car ces énergies correspondent à un électron HORS DU CORTEGE qui revient sur l'une des couches. Or on en a pas besoin car après excitation on a un REARANGEMENT+++

Electron Auger

Photon 1 peut taper un électron sur la couche L ou M

Photon 2 peut taper un électron sur la couche M

Photon 3 peut taper un électron sur la couche L ou M

Et pareil pour le calcul, on fait énergie du photon - énergie de la couche sur lequel est l'électron Auger

Quand tu as le temps refais les QCM de l'année dernière pour voir si c'est un peu mieux.
Et si tu as tjrs pas compris n'hésite surtout pas à me le dire (je sais que c'est une partie super compliquée à comprendre mais quand c'est bon ça peut plus sortir de ta tête!). Je vais vrm pas mal le prendre si tu veux d'autres explications et si tu as tout compris dis le aussi ça fait tjrs plaisir...

Dernière info, là je t'ai donné toute l'explication pour des cas particuliers (ionisation K et excitation K à M) mais si tu comprends comment ça marche, tu peux faire tous les QCM du profs+++
Il n'y a pas de méthode ou de règle à appliquer, il faut juste comprendre...

[shishiviolette]

Alors ce post va être un peu long à lire pcq c'est qqc de plutôt visuel mais je vais essayer de l'expliquer par écrit. Et si tu as encore besoin je t'expliquerai sur le groupe discord du tutorat quand il sera disponible... Je vais te corriger 2 QCM et te montrer toutes les possibilités qu'il y a ! Je te fais une ionisation et une excitation.

Avant de commencer je te donne le lien de mon vieux vieux qui a fait une fiche qui résume tout si tu as encore besoin ! CT de PACES de l'an dernier. Tu vas dans récap des cours dernière minute et résolution QCM.

Je te conseille de faire les schémas en même temps que je te donne les explications

Pour l'IONISATION :

On considère l’atome de Plomb (Z = 82), dont les énergies des électrons selon le modèle de Bohr sont (en keV) : WK = -88 ; WL = -15 et WM = -3. Un atome de Plomb subit une ionisation de la couche K. (Ce que je t'ai mis en rouge c'est les info importantes à retenir de l'énoncé)

Photon de fluorescence

REGARDE LA DEUXIEME PHOTO

L'atome a été ionisé donc un électron est PARTI du cortège électronique (vs excitation -> l'électron a changé de couche)
Comme il est PARTI il faut en chercher un qui est à l'extérieur du cortège électronique pour reremplir la couche K et pour que l'atome soit à nouveau dans son état fondamental (à ce moment là il est excité)

Il existe ici 6 possibilités de photon de fluorescence (attention il y a 6 possibilités quand il y a 3 couches mais 3 possibilités quand il y a 2 couches)


1 ère possibilité : l'électron revient directement sur la couche K sans faire de stop (= pas de cascade de réarrangement). Pour revenir sur la couche K l'électron va devoir émettre un photon de fluorescence égal à l'énergie de la couche. Donc photon de fluorescence de 88eV

2 ème possibilité : l'électron ne revient pas directement... L'électron (hors du cortège) peut s'arrêter sur la couche L. Donc il va émettre un photon de fluorescence de 15eV

3 ème possibilité : L'électron (hors du cortège) peut s'arrêter sur la couche M. Donc il va émettre un photon de fluorescence de 3eV

4 ème possibilité : Il peut aussi y avoir des électrons qui passent d'une couche à une autre pour que l'atome se désexcite un peu (mais pas totalement...)
on dit qu'il passe de la couche M à K donc photon de fluorescence 88- 3 eV = 85 eV (c'est la différence de l'énergie des 2 couches)

5 ème possibilité : L'électron passe de la couche M à L donc énergie de photon de 15-3= 12 eV

6 ème possibilité : L'électron passe de la couche L à K donc énergie de 88 - 15 = 72eV

Electron Auger

Par définition, il y a un électron auger quand un photon de fluorescence tape un électron qui se trouve sur une couche PLUS EXTERNE de la couche de départ du photon.

Exemple : Un électron passe de la couche M à L. On considère que le photon est émis à la couche Ldonc il peut seulement taper un électron sur la couche M.
Autre exemple: un électron passe de la couche M à K. On considère que le photon est émis à la couche K donc il peut taper un électron sur la couche M ou L.

Et la formule pour calculer l'énergie cinétique de l'électron Auger c'est l'énergie du photon - l'énergie de la couche où se trouve l'électron


Possibilité 1 = photon 1
Possibilité 2 = photon 2 etc...(c'est plus simple pour moi)

Photon 1 peut taper un électron sur la couche L ou M

Photon 2 peut taper un électron sur la couche M

Photon 3 NE PEUT PAS TAPER D'ELECTRON. Il n'y a pas de couche derrière la couche M donc c'est impossible d'avoir un électron Auger avec le photon de fluorescence 3

Photon 4 peut taper un électron sur la couche L ou M

Photon 5 peut taper un électron sur la couche M

Photon 6 peut taper un électron sur la couche L ou M


Tu remarques qu'il n'y a pas d'électron Auger partant de la couche K. POUR TOUTES LES QCM, l'électron auger ne peut pas partir de la couche K +++
Il est IMPOSSIBLE d'avoir energie du photon - énergie de la couche K (où se trouve l'électron Auger)

FIN POUR L'IONISATION
Attention là c'est l'ionisation de la couche K mais il faut faire attention si on te dit ionisation de la couche L ou M (si tu as compris comment ça marche pour la couche K tu comprends aussi pour la couche L ou M (mais c'est rare qu'il mette M en QCM)

Prend une petite pause ou refait les QCM ionisation pcq il faut bien tout comprendre c'est vrm important+++

Pour l'EXCITATION

On considère l’atome de Plomb (Z = 82), dont les énergies des électrons selon le modèle de Bohr sont (en keV) : WK = -88 ; WL = -15 et WM = -3. Un atome de Plomb subit une excitation de la couche K à M.

Photon de fluorescence

REGARDE LA PREMIERE PHOTO

Pour l'excitation, on sait qu'il y a un électron qui CHANGE de couche donc c'est simplement un réarrangement électronique+++. On n'a pas d'électron hors du cortège électronique.

3 Possibilités:

1 ère possibilité : l'électron revient directement de la couche M à K: photon de fluorescence d'énergie 88-3= 85eV

2 ème possibilité : l'électron décide de faire un stop. Il va de la couche M à L donc énergie du photon de 15-3=12eV

3 ème possibilité : Il va de la couche L à K donc énergie du photon de 88-15=72eV

Il est IMPOSSIBLE de voir une énergie de photon de fluorescence de 88, 15 ou 3 eV car ces énergies correspondent à un électron HORS DU CORTEGE qui revient sur l'une des couches. Or on en a pas besoin car après excitation on a un REARANGEMENT+++

Electron Auger

Photon 1 peut taper un électron sur la couche L ou M

Photon 2 peut taper un électron sur la couche M

Photon 3 peut taper un électron sur la couche L ou M

Et pareil pour le calcul, on fait énergie du photon - énergie de la couche sur lequel est l'électron Auger

Quand tu as le temps refais les QCM de l'année dernière pour voir si c'est un peu mieux.
Et si tu as tjrs pas compris n'hésite surtout pas à me le dire (je sais que c'est une partie super compliquée à comprendre mais quand c'est bon ça peut plus sortir de ta tête!). Je vais vrm pas mal le prendre si tu veux d'autres explications et si tu as tout compris dis le aussi ça fait tjrs plaisir...

Dernière info, là je t'ai donné toute l'explication pour des cas particuliers (ionisation K et excitation K à M) mais si tu comprends comment ça marche, tu peux faire tous les QCM du profs+++
Il n'y a pas de méthode ou de règle à appliquer, il faut juste comprendre...

Alors là vraiment... MERCI j'ai pas les mots
J'ai vraiment mille fois mieux compris avec ces détails et tes exemples, heureusement que les tuteurs sont si impliqués (j'espère en faire partie dans 1an et pouvoir aider les gens comme tu le fais)
J'avais passé des heures à essayer de comprendre pourquoi j'y arrivais pas et je m'étais dis que c'était fini pour moi, que je comprendrais jamais et que je devrais remplir les qcm au hasard tout le semestre mais tu me sauves la vie haha
Si j'ai besoin d'autres précision face à un qcm je te redemanderais mais pour l'instant tout va bien
Encore MERCI d'avoir pris de ton temps pour m'aider, bonne soirée

[Lisartère]

Merci pour ce message, ça me touche vrm !

Je mets le post en résolu pcq tu m'as dit que tout va bien...

Si tu as besoin d'autre chose, n'hésite pas !