Physique atomique, nucléaire et des radiations

lphy2360  2020-2021  Louvain-la-Neuve

Physique atomique, nucléaire et des radiations
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2 crédits
22.5 h
Enseignants
Langue
d'enseignement
Français
Thèmes abordés
Ce cours s'adresse aux étudiants de différentes spécialisations : Médecine Nucléaire, Radio-pharmacie, Physique d'hôpital, Radioprotection, Santé publique, Ingénieurs civils et industriels…. - Généralités, ordres de grandeurs, unités physiques et facteurs de conversion. - Ondes, expression de Duane-Hunt et structure générale de la matière. - Equivalence Masse-Energie (Principes de la relativité restreinte) et applications telles la cinématique des électrons - Dualité Onde - Corpusculaire et conséquences. - Les Modèles Atomiques - Le modèle simple de Bohr pour l'électron. Le modèle elliptique de Sommerfeld-Wilson - La structure atomique vue par la Mécanique Quantique et les notions de quantification - Spin de l'électron - La loi empirique de Moseley - La règle de Klechkowski et l'ordre de remplissage des couches électroniques - Conséquences. - Absorption et Emission d'énergie par la structure électronique de l'atome- Ionisation et potentiels d'ionisation - Fluorescence et effet Auger - Rayons X (K, L, …) et nomenclature de Sieghban - Spectres des RX et la description dite de Kramer - Processus de Bremsstrahlung. Le Noyau Nucléaire : - Aspects Statiques : (Rayon nucléaire, Masse nucléaire, Notions d'isotopes, d'isotones et d'isobares, Energie de liaison) - (Généralités sur la structure énergétique des noyaux - Formule des masses de Weizsaeker et ses conséquences dans la désintégration b et la fission- Introduction à la structure nucléaire dans le modèle en couches de Meyer-Jensen). - Aspects Dynamiques : (La Radioactivité Nucléaire - Loi de décroissance simple et équations de filiation de Bateman et leurs conséquences) - (Temps de vie nucléaire, biologique et effective)- (Rapports de branchement dans la décroissance radioactive). - Description des désintégrations : b-, b+ , capture électronique a, g et fission illustrées par des exemples dans les domaines industriels et médicaux. - Isomérie nucléaire et ses conséquences (Conversion Interne et émission des RX caractéristiques). - Interactions des rayons ionisants avec la matière : - Absorption d'une particule chargée. - Perte d'énergie linéique et pouvoir d'arrêt - Ionisation spécifique et potentiels d'ionisation. - La loi de Bethe-Block pour une particule chargée lourde et ses applications -- Notions de parcours ou o Range et pic de Bragg o Interaction spécifique électron-matière. Notions de pertes d'énergie par collisions et par rayonnement de freinage ou de Bremsstrahlung o Pouvoir d'arrêt des électrons et exemples pratiques o Electrons delta - Production des rayonnements X (tubes émetteurs). - Interactions des rayonnements NEUTRES avec la matière. Notions générales sur les neutrons et les gamma (développées selon l auditoire). Le volume 2 sera consacré à des exercices types visites du Cyclotron, démonstrations mathématiques plus détaillées de certains principes exposés rapidement au cours.
Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

1 L'objectif de l'enseignement est de rappeler aux étudiants issus des autres orientations que la physique, les notions de base de physique atomique, nucléaire et des radiations dont ils auraient besoin dans le cadre de leur spécialisation. On développe, en outre, ces connaissances de base en fonction des besoins spécifiques de l'auditoire.
 
Contenu
A) Structure atomique : excitation et déexcitation du cortège électronique de l'atome - Spectres RX.
B) Interaction rayonnement-matière (TEL, RANGE...) des rayonnements ionisants et neutres (neutron, gamma)
C) Physique nucléaire : aspects statiques, aspects dynamiques : phénomènes radioactifs
D) Applications diverses : sources de rayonnement dans les sciences de la vie et la radioprotection, détecteurs, blindages, etc. (variable selon la composition et besoins de l'auditoire).
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

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Examen écrit et oral.
Autres infos
Public visé: Formation scientifique de niveau deuxième et troisième cycles tels la licence en sciences (physiques, chimiques, biologiques), les diplômes d'ingénieur (civil ou d'agronomie), de médecine générale et de pharmacie.
Préalable: Une bonne connaissance en mathématique et en physique générale.
Ressources
en ligne
Copie des transparents de l'enseignant.
Faculté ou entité
en charge
Force majeure
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants
La crise sanitaire implique des incertitudes quant aux modalités d’évaluation en particulier pour la session de janvier. Deux options sont envisagées selon la sévérité des contraintes liées à la crise sanitaire.
Un plan A en présentiel : 
  • Examen oral
Un plan B en distanciel : 
  • Examen oral sur Teams


Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme
Sigle
Crédits
Prérequis
Acquis
d'apprentissage
Certificat universitaire de contrôle physique en radioprotection (Classe II)

Certificat universitaire en radioprotection pour les médecins du travail

Certificat universitaire en radiopharmacie

Master de spécialisation en médecine nucléaire

Certificat universitaire de contrôle physique en radioprotection (Classe I)

Certificat universitaire en physique d'hôpital

Master [120] : ingénieur civil biomédical