Aurélie 15/09/12
 

 

   QCM : rayons X, ultrasons, laser : DTS IMRT  2012.

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Choisir la bonne affirmation en la justifiant  si demandé.
On utilise un tube de Coolidge pour :
a) Produire un faisceau de positons d'énergie de l'ordre du MeV.
b) Produire un faisceau de photons d'énergie de l'ordre du MeV.
c) Produire un faisceau d'électrons d'énergie de l'ordre du keV.
d) Produire un faisceau de photons d'énergie de l'ordre de quelques dizaines de keV. Vrai.

Un tube de Coolidge est alimenté sous une tension acélératrice U = 125 kV.
a) La tension accélératrice a une valeur efficace de 88,4 V. ( U est une tension continue ).
b) Le tube produit un faisceau X d'énergie maximale de 2,00 1010 J.
eU = 1,60 10-19 *125 103 = 2,00 10-14 J.
c) Le tube produit un faisceau X de longueur d'onde minimale de 1,0* 10-11 m.
Vrai.
eU = hc / l0 ; l0 hc /(eU)= 6,63 10-34*3,00 108 / (2,00 10-14 )~1,0 * 10-11 m.
d) Le tube produit un faisceau X d'énergie maximale  de 200 nJ.
200 nJ = 200 10-9 J = 2,0 10-7 J.

La couche de demi-atténuation ( CDA) d'un faisceau X de 100 keV vaut pour le plomb 0,14 mm. cela veut dire que :
a) 99,9 % des photons sont arrêtés après une traversée de 0,28 mm de plomb.
0,14 mm de plomb arrête 50 % des photons ; 0,28 mm en arrête 75 %.
b) Tous les photons sont absorbés au bout d'un parcours de 0,14 mm dans le plomb.
c) 93,75 % des photons sont absorbés après une traversée de 0,56 mm dans le plomb.
Vrai.
0,56 = 4* 0,14 ; il reste donc N0 / 24 = 0,0625 N0 photons initiaux.
d) Le coefficient linéique d'atténuation de ce faisceau dans le plomb est 5,0 cm-1.
ln2 / CDA = ln2 / 0,14 ~5 mm-1.

Le laser produit u faisceau de photons :
a) Polychromatique ; b) cohérents
. Vrai. c) polyénergétiques ; d) ayant une grande masse.

La cavité résonante d'un laser :
a) a une longueur inversement proportionnelle à la longueur d'onde l de la lumière émise.
b) ne contient que des électrons qui sont freinés.
c) émet un faisceau de photons suite à un pompage optique.
d) assure l'émission spontanée de lumière.
Vrai.

Un faisceau laser a un diamètre à la sortie de la source d1 = 1 mm et une divergence 2q = 0,5 mrad. Un écran est placé à la distance D = 10 m de la sortie de la source.


Le faisceau laser produit sur un écran placé à D = 10 m une tache lumineuse :
a) de rayon égal à 500 µm. ( r ~ Dq +½d1~ 10*0,25 10-3 + 5 10-4=3 10-3 m = 3 mm ).
b) de rayon égal à 3 mm.
Vrai.
c) d'intensité lumineuse double par rapport à une tache sur un écran placé à 5 m.
d) de diamètre égal à 6 cm.



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Les ultrasons sont :
a) produits par effet thermo-ionique.
b) des ondes électromagnétiques de fréquences supérieures à 20 kHz ( des ondes mécaniques... )
c) produits par effet piezoélectrique.
Vrai.
d) des ondes avec déplacement global de matière. ( une onde transporte de l'énergie, il n'y a pas transport de matière ).

Une onde ultrasonore sinusoïdale de fréquence f = 2 MHz se propageant dans l'eau à la célérité c = 1480 m/s :
a) a une longueur d'onde l = 740 µm. ( l = c/ f = 1480 / (2 106) =7,4 10-4 m = 740 µm )
Vrai.
b) est diffractée par les ions présents  dans l'eau.
c) a une énergie E = 133 nJ.
d)  a une période T = 5 µs. ( T = 1/f = 1 /(2 106) =5 10-7 s = 0,5 µs).

Lorsque le faisceau d'ultrasons d'une sonde se réfléchit sur une cible mobile ( un globule) qui se rapproche de la sonde, l'onde reçue par la sonde :
a) a une amplitude plus élevée que l'onde émise.
b) a une fréquence plus faible que l'onde émise.
c) a une fréquence égale à celle de l'onde émise.
d) a une fréquence plus élevée que l'onde émise. 
Vrai.

La célérité des ondes ultrasonores dans les muscles vaut cm = 1540 m/s ; la masse volumique des muscles vaut rm =1,04 g cm-3.
L'impédance acoustique Z des tissus musculaires exprimée dans le système SI ( Rayl) vaut :
a) 1480 ; b) 1600 ; 1,60 106 Vrai ; d) 0,675.
Z = cm rm=1540 *1,04 103 = 1,60 106 Rayl.

Le germanium Ge a pour numéro atomique Z = 32. Le germanium est placé dans le tableau périodique comportant 18 colonnes :
a) dans la ligne juste au dessous du carbone ( Z = 6 ) et dans la même colonne.
b) dans la même colonne que le thallium 81Tl.
c) dans la ligne 4 et dans la colonne 14 du tableau périodique. Vrai.
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4 p2.
d) dans la colonne des éléments de la famille des halogènes.

Pour une particule ß- d'énergie E = 610 keV, le parcours moyen à travers les tissus est dm = 2 mm. L'énergie moyenne pour créer une paire ( ion-électron) dans le tissus vaut Ei = 32 eV.
a) le transfert linéïque d'énergie ( TEL) vaut alors 305 106 eV m-1. Vrai.
TEL =E / dm =610 103 / (2 10-3) =3,05 108 eV m-1 =3,05 102 eVµm-1.
b) le nombre total de paires ( ion-électron) créées vaut alors 191. ( 610 000 / 32 =1,9 104).
c) la densité linéique d'ionisation est alors de 95 ( ion-électron) µm-1. ( 305/32 =9,5 µm-1).
d) les particules vont alors s'annihiler pour produire des photons caractéristiques d'énergie 511 keV.



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