Méthode RI

dwightkschrute · October 19, 2020

Bonjour le forum !

Je bloque bcp sur ce genre d'énoncé, quelqu'un pourrait m'aguiller pour la résolution ? La méthode essentiellement même avec le cours j'arrive pas à résoudre ça

Merci d'avance à mon sauveur

windu · October 19, 2020

Salut,

Tu dois juste comprendre le fonctionnement, c'est très semblable entre les sujets après.

Tu vas déterminer quel est élément le plus stable de ton tableau, soit celui avec la masse atomique la plus faible.

Ensuite, tu peux faire des petites flèches sur les côtés du tableau pour indiquer l'ordre décroissant des masses atomiques de chaque côté de l'atome stable avec la masse atomique la plus faible, tu obtiens une filiation radioactive.

Ici, on trouve l'azote 15 stable donc deux filiations radioactives :

- fluor -> oxygène -> azote

- bore -> carbone -> azote

avec ton cours tu sais que les transformations radioactives où ⁿX -> ⁿ⁺¹X sont les bêta - et l'inverse pour les bêta + donc tu peux écrire :

- fluor -> oxygène -> azote par réactions bêta + ou CE

- bore -> carbone -> azote par réactions bêta -

Ensuite, pour trouver les réactions nucléaire possibles proposées par les items C, D et E de ton qcm 1, tu dois vérifier que les nombres A et Z concordent bien quand tu mets les réactifs d'un côté et les produits de l'autre (petit rappel : à gauche de la virgule : réactifs et à droite de la virgule : produits).

Pour savoir si un élément est émetteur pour autre chose que les bêta, c'est également du cours et des valeurs seuil que tu dois savoir (petit rappel 2 : émission alpha -> Z > 42 sauf le ⁸Be). Au niveau des désexcitations gamma et électrons de conversion interne, les deux processus consistent en une désexcitation d'un noyau (fils) obtenu par transformation radioactive. Si la transformation de départ est précisée pure, il n'y en a pas.

Enfin, pour rajouter un petit point méthodo : pour calculer les énergies maximales des émissions pour chaque réaction possible, tu fais la différence entre les masses atomiques soit deltamc². On distingue ensuite deux cas de figure :

bêta+/CE : deltamc² = E_max - 1,022 MeV

bêta- : deltamc² = E_max

Tu devras souvent transformer la différence deltamc² des unités de masse atomiques (uma) aux ev par la formule suivante : 1 uma ~ 930 MeV.

Si tes questions ne sont pas sur la compréhension du cours, là tu peux t'en sortir avec les formules du cours pour les énergies moyennes normalement.

Je t'ai volontairement laissé les réponses à trouver pour que tu puisses mettre toi-même appliquer ce que je t'ai indiqué dans les qcms que tu as joints, mais n'hésite pas à relancer le sujet si ce n'est pas clair ou si tu n'y arrives pas malgré la méthode !

J'espère que ça peut t'aider, bon courage !

dwightkschrute · October 19, 2020

Alors déjà merci beaucoup c'est hyper détaillé,

il y a 41 minutes, windu a dit :

tu obtiens une filiation radioactive.

Je suis pas familier avec terme, tu entends quoi par là ?

il y a 42 minutes, windu a dit :

Si la transformation de départ est précisée pure, il n'y en a pas.

Tu parles de quelles réactions ? Beta et gamma ?

Encore merci beaucoup

windu · October 19, 2020

Il y a 1 heure, dwightkschrute a dit :

Alors déjà merci beaucoup c'est hyper détaillé,

de rien !

Il y a 1 heure, dwightkschrute a dit :

Je suis pas familier avec terme, tu entends quoi par là ?

Une filiation radioactive désigne une suite de transformations radioactives aboutissant à l'obtention d'un isobare stable.

Ici, cela veut dire arriver jusqu'à l'azote.

Il y a 1 heure, dwightkschrute a dit :

Tu parles de quelles réactions ? Beta et gamma ?

Juste bêta, une réaction bêta pure (+/-) ou CE pure caractérise une transformation radioactive où le noyau de l'atome fils obtenu n'est pas excité (n'émet ni conversion interne ni photons gamma).

dwightkschrute · October 19, 2020

Super merci de tes précisions

T'es un boss

Moustache · October 21, 2020

salut @windu est ce que c'est possible que tu détailles juste l'exemple donné stp parce que je suis bloqué pour le reste avec les réactifs produits etc... et comme on retrouve souvent ce genre de qcms

windu · October 21, 2020

il y a 34 minutes, Moustache a dit :

salut @windu est ce que c'est possible que tu détailles juste l'exemple donné stp parce que je suis bloqué pour le reste avec les réactifs produits etc... et comme on retrouve souvent ce genre de qcms

yep aucun souci, par contre je veux bien que tu me remettes l'énoncé stp, je ne sais pas pourquoi mais il ne s'affiche plus sur mon ordi

Moustache · October 21, 2020

Merci beaucoup!! et j'ai cherché partout dans les annales je ne le retrouve pas mais j'en ai un qui est du même genre

windu · October 22, 2020

Ca marche, je vais faire avec ce sujet alors !

Tu as ici un tableau avec des éléments dont on donne l'énergie de masse, la période et le symbole, ainsi que quelques indications concernant le rubidium-82.

Pour commencer, tu peux regarder quel élément possède l'énergie de masse la plus faible -> élément stable : c'est ici le krypton-82.

Ensuite, tu vas pouvoir déterminer pour chaque élément quelles transformations il va pouvoir donner en comparant son énergie de masse aux éléments voisins du tableau, de cette manière :

Ici tu as plusieurs infos qui découlent de ces flèches :

1) pour donner le krypton stable, on a plusieurs séries de réactions possibles

- yttrium -> strontium -> rubidium -> krypton (bêta +/CE)

- brome -> krypton (bêta -)

On sait s'il s'agit de bêta + ou - selon le sens de la transformation.

Si X -> X' tel que Z(X') = Z(X) + 1 on a une bêta - et si Z(X') = Z(X) - 1 on a une bêta + ou CE.

2) yttrium, strontium et rubidium sont excédentaires en protons puisque réagissant par bêta+/CE

Ils pourront faire une bêta+ seulement dans le cas où leur énergie de masse est supérieure de plus de 1,022 MeV à l'énergie de masse du noyau fils obtenu (seuil nécessaire de la bêta+, sinon on fait une CE). Par exemple, pour la transformation du strontium en rubidium on trouve :

E_Sr - E_Rb = 76307,0 - 76306,8 = 0,2 MeV -> pas de bêta+ -> seulement CE

3) le brome peut soit donner du krypton par bêta - soit du sélénium par bêta+/CE (on ne posera a priori pas de questions sur s'il est excédentaire en protons ou neutrons puisque la situation est un peu plus complexe)

Ensuite, on te détaille dans l'énoncé les transformations radioactives du rubidium-82, donc du bêta+/CE :

"les transformations du rubidium-82 sont pures dans 86% des cas" -> pas de désexcitation du noyau par CI^(*) ou photon gamma dans 86% des cas

"14% des cas (...) énergie d'excitation égale à 0,78 MeV" -> désexcitation du noyau fils excité (krypton d'après les flèches) par CI ou gamma dans 14% des cas

^(*) CI = conversion interne

Normalement avec ça tu peux t'en sortir sur les QCMs qui te seront posés, mais n'hésite pas à me dire si tu veux que je détaille des points ou des items sur lesquels tu bloquerais.

Bon courage !

dwightkschrute · October 22, 2020

Hey @windu !

Je reviens vers toi car pour l'énoncé que @Moustache t'as passé, j'ai 3 QCM qui me posent problème:

(ça fait beaucoup là)

Merci à toi

Alpass · October 22, 2020

Je rajoute une autre question: qu'est-ce qu'un équilibre de régime ? 2 items portent sur ce terme suite au tableau...

Alpass · October 22, 2020

Il y a 6 heures, windu a dit :

Ils pourront faire une bêta+ seulement dans le cas où leur énergie de masse est supérieure de plus de 1,022 MeV à l'énergie de masse du noyau fils obtenu (seuil nécessaire de la bêta+, sinon on fait une CE). Par exemple, pour la transformation du strontium en rubidium on trouve :

E_Sr - E_Rb = 76307,0 - 76306,8 = 0,2 MeV -> pas de bêta+ -> seulement CE

Si j'applique ce raisonnement pour Le rubidium, ça fait Erb - Ekr = 76306,8 - 76302,4 = 4,4 Mev donc ça devrait être seulement CE non ?

windu · October 22, 2020

Re @dwightkschrute !

On va prendre ces QCMs un par un :

QCM12

Au départ, on a A = 1500 MBq pour le rubidium-82 dont on connaît la période d'après le tableau : T = 76 secondes

Tu as deux formules que tu vas utiliser pour calculer une activité ou un nombre d'atomes à un temps t :

A(t) = A₀ exp(- $\lambda$ t) et A(t) = A₀ / 2ⁿ où $\lambda$ est la constante de désintégration et n est le nombre de périodes. Idem pour le nombre d'atomes :

N(t) = N₀ exp(- $\lambda$ t) et N(t) = N₀ / 2ⁿ

Par ailleurs, on sait que T = 0,7 / $\lambda$ à peu près

Ici tu dois calculer des activités en sachant la période de l'élément qui t'est présenté. Tu peux commencer en calculant $\lambda$ soit ici

$\lambda$ = 0,7 / T = 0,7 / 76 s^-1 et ce n'est pas la peine de t'embêter à calculer plus loin puisque les calculs se simplifient souvent par la suite.

item A/B

à t = 7,6 secondes on trouve

A(7,6) = A₀ exp(-7,6 $\lambda$ ) = A₀ exp(-7,6 $\lambda$ ) or tu sais que exp(-7,6 $\lambda$ ) peut se simplifier par (1-7,6 $\lambda$ ) ce qui est souvent indiqué dans l'énoncé.

-> A(7,6) = A₀x (1-7,6 $\lambda$ ) = A₀x (1-7,6 (0,7/76) = A₀x (1-0,07) = A₀x 0,93

Puisque tu multiplies l'activité initiale par 0,93 tu trouves l'item A faux et le B vrai

petit tip : ne t'embête pas à essayer avec la formule du 2ⁿ si t < T puisque les puissances de 2ⁿ avec n < 1 on s'en sortira pas trop.

items C/D/E

à t = 12,7 minutes = 12,7 x 60 sec = 762 secondes = 10T

Tu peux donc prendre la formule A(t) = A₀ / 2¹⁰ qui est beauucoup plus facile à utiliser quand t > T

et puisque 2¹⁰ ~ 1000 tu peux trouver une activité de 1500 kBq (= 1500 MBq/1000)

-> item C vrai et D faux

Pour l'item E, tu sais que l'activité peut être considérée comme négligeable à partir du moment où t $\geq$ 10T ce qui est le cas ici

-> item E vrai

QCM13

On parle des transformations pures du rubidium-82 donc on a uniquement à prendre en compte la transformation radioactive sans désexcitation du noyau fils krypton.

Pour les électrons, les interactions électrostatiques sont obligatoires dans le milieu, c'est juste une question de cours : vrai.

Puisque l'on sait que :

Emax = 3,4 MeV en calculant deltamc² = 1,022 + Emax avec deltamc² la différence des énergies de masse du krypton et du rubidium

Emoy = 1,4 MeV quand on fait Emoy = Emax x 0,4

Rmoy = E(MeV) / 2 dans l'eau est ta formule du cours et Rmax = 1,5 Rmoy

-> Rmoy = Emoy / 2 = 1,4 / 2 = 0,7 cm = 7mm -> item B vrai et C faux

-> Rmax = 1,5 x Emax/ 2 = 1,5 (3,4/2) = 5,1 / 2 ~ 2,5 cm ~ 25mm -> item D faux et E vrai

Attention, tu ne dois pas oublier le facteur 1,5 pour le Rmax puisqu'il faut maximiser l'énergie des électrons (Emax) et le parcours pour trouver le parcours maximal

QCM14

Le TELmoy pour des électrons est considéré comme constant peu importe l'énergie dans l'eau, avec pour constante :

TELmoy = 200eV/µm = 2Mev/cm = 200keV/mm en convertissant

-> items A et C vrais et B faux

Pour trouver le nombre d'ionisations tu as la formule du cours : n = Ec / E avec Ec énergie cinétique de ton élément et E énergie moyenne d'ionisation du milieu = 32eV dans l'eau. Par application numérique, on trouve :

n = 1,4 x 10⁶ / 32 = 1400 x 10³ / 32 ~ 44 . 10³ ionisations dans le milieu -> item D vrai et E faux

il y a 11 minutes, Alpass a dit :

Si j'applique ce raisonnement pour Le rubidium, ça fait Erb - Ekr = 76306,8 - 76302,4 = 4,4 Mev donc ça devrait être seulement CE non ?

Ton calcul est le bon, mais puisque l'on trouve 4,4 MeV > 1,022 MeV -> seuil dépassé -> bêta+ possible

Couraage !

Alpass · October 22, 2020

il y a 50 minutes, windu a dit :

Ton calcul est le bon, mais puisque l'on trouve 4,4 MeV > 1,022 MeV -> seuil dépassé -> bêta+ possible

Mercii ! Mais tu avais marqué : "E_Sr - E_Rb = 76307,0 - 76306,8 = 0,2 MeV -> pas de bêta+ -> seulement CE " c'est pour ça que je ne comprends pas; ça devrait être CE et beta+ non ?

windu · October 22, 2020

Nope justement @Alpass puisque dans le cas que tu cites on a bien deltamc² < 1,022 MeV donc pas de bêta + (pour Sr -> Rb)

On n'a pas la même réaction dans mon message précédent, où on trouve bien deltamc² > 1,022 MeV donc bêta+/CE (pour Rb -> Kr)

dwightkschrute · October 22, 2020

Il y a 8 heures, windu a dit :

n = 1,4 x 10⁶ / 32

Dis moi @windu le 1,4x10^6 pour l'énergie cinétique c'est une constante ?

Edited October 22, 2020 by dwightkschrute

windu · October 23, 2020

Il y a 10 heures, dwightkschrute a dit :

Dis moi @windu le 1,4x10^6 pour l'énergie cinétique c'est une constante ?

Non, il s'agit juste ici des 1,4 MeV convertis en eV de l'énergie trouvée en moyenne pour les électrons émis par la source.

Le 32 eV est en revanche une constante dans l'eau

Alpass · October 23, 2020

Il y a 13 heures, windu a dit :

ope justement @Alpass puisque dans le cas que tu cites on a bien deltamc² < 1,022 MeV donc pas de bêta + (pour Sr -> Rb)

Ah oui autant pour moi, j'avais mal lu ! Mercii

Moustache · October 24, 2020

Le 22/10/2020 à 07:11, windu a dit :

Ca marche, je vais faire avec ce sujet alors !

Tu as ici un tableau avec des éléments dont on donne l'énergie de masse, la période et le symbole, ainsi que quelques indications concernant le rubidium-82.

Pour commencer, tu peux regarder quel élément possède l'énergie de masse la plus faible -> élément stable : c'est ici le krypton-82.

Ensuite, tu vas pouvoir déterminer pour chaque élément quelles transformations il va pouvoir donner en comparant son énergie de masse aux éléments voisins du tableau, de cette manière :

Ici tu as plusieurs infos qui découlent de ces flèches :

1) pour donner le krypton stable, on a plusieurs séries de réactions possibles

- yttrium -> strontium -> rubidium -> krypton (bêta +/CE)

- brome -> krypton (bêta -)

On sait s'il s'agit de bêta + ou - selon le sens de la transformation.

Si X -> X' tel que Z(X') = Z(X) + 1 on a une bêta - et si Z(X') = Z(X) - 1 on a une bêta + ou CE.

2) yttrium, strontium et rubidium sont excédentaires en protons puisque réagissant par bêta+/CE

Ils pourront faire une bêta+ seulement dans le cas où leur énergie de masse est supérieure de plus de 1,022 MeV à l'énergie de masse du noyau fils obtenu (seuil nécessaire de la bêta+, sinon on fait une CE). Par exemple, pour la transformation du strontium en rubidium on trouve :

E_Sr - E_Rb = 76307,0 - 76306,8 = 0,2 MeV -> pas de bêta+ -> seulement CE

3) le brome peut soit donner du krypton par bêta - soit du sélénium par bêta+/CE (on ne posera a priori pas de questions sur s'il est excédentaire en protons ou neutrons puisque la situation est un peu plus complexe)

Ensuite, on te détaille dans l'énoncé les transformations radioactives du rubidium-82, donc du bêta+/CE :

"les transformations du rubidium-82 sont pures dans 86% des cas" -> pas de désexcitation du noyau par CI^(*) ou photon gamma dans 86% des cas

"14% des cas (...) énergie d'excitation égale à 0,78 MeV" -> désexcitation du noyau fils excité (krypton d'après les flèches) par CI ou gamma dans 14% des cas

^(*) CI = conversion interne

Normalement avec ça tu peux t'en sortir sur les QCMs qui te seront posés, mais n'hésite pas à me dire si tu veux que je détaille des points ou des items sur lesquels tu bloquerais.

Bon courage !

Vraiment vraiment désolé de répondre aussi tard je n'ai pas eu le temps de reprendre la biophysique cette semaine mais un grand merci à toi d'avoir pris le temps de détailler les qcms sachant que ces qcms reviennent tout le temps, tout est clair et très bien expliqué j'ai juste du mal avec la toute dernière partie qui correspond à l'énoncé mais je pense que c'est parce que je n'ai pas encore bien compris cette partie du cours...

Méthode RI

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