Feuille d'activités de la leçon : Tubes à rayons X Physique

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à décrire la production de rayons X à l'aide d'un tube à rayons X, et comment le spectre des rayons X produits peut varier.

Question 1

Le graphique montre l'intensité relative des rayons X dans un spectre de rayons X avec des photons X de différentes énergies. Lequel des mécanismes suivants pourrait entraîner la production d'un spectre de rayons X de cette forme due à un faisceau d'électrons qui frappe une cible?

  • AExcitation des électrons vers les états de haute énergie dans les atomes cibles
  • BÉjection d'électrons à faible énergie dans les atomes cibles
  • CÉjection d'électrons à haute énergie dans les atomes cibles
  • DAccélération des électrons libres
  • EDécélération des électrons libres

Question 2

La figure montre un tube de Coolidge permettant de produire des rayons X. La différence de potentiel 𝑉=60kV et la différence de potentiel 𝑉=12V. Quelle est l'énergie maximale des rayons X que le tube peut produire?

Question 3

Le schéma représente un atome situé dans un matériau d'un tube de Coolidge, dispositif utilisé pour générer des rayons X. Un électron situé dans le faisceau d'électrons utilisé dans le tube peut éjecter un autre électron dans la couche électronique K ou dans la couche électronique L de l'atome. Lequel des évènements suivants aurait pour résultat l'émission par l'atome d'un photon de plus grande énergie?

  • AL'énergie du photon à rayons X émis par l'atome dépend de l'énergie initiale de l'électron du faisceau et de l'électron éjecté.
  • BUn électron de la couche électronique K de l'atome est éjecté.
  • CUn électron de la couche électronique L de l'atome est éjecté.
  • DL'énergie du photon à rayons X émis par l'atome sera la même quel que soit l'électron éjecté.

Question 4

Le schéma illustre un tube de Coolidge servant à produire des rayons X. Laquelle des différences de potentiel 𝑉 et 𝑉 aurait la plus grande tension?

  • A𝑉
  • BLes deux différences de potentiel pourraient avoir la plus grande tension.
  • C𝑉
  • DLes deux différences de potentiel ont la même tension.

Question 5

Le schéma montre un tube de Coolidge utilisé pour la production de rayons X. Lequel des éléments suivants est émis par la composante désignée par II?

  • Aélectrons
  • Brayons X
  • Cions
  • Dpositrons
  • Eaucun

Question 6

Le schéma montre un tube de Coolidge utilisé pour la production de rayons X. Qu'est-ce qui est émis par le composant I?

  • Ades positrons
  • Brien
  • Cdes électrons
  • Ddes ions
  • Edes rayons X

Question 7

Le schéma montre un atome de la cible d'un tube de Coolidge utilisé pour générer des rayons X. Un électron du faisceau incident expulse un électron atomique de la couche K, puis l'électron incident est dévié. Quel électron va émettre un photon X des raies caractéristiques du spectre?

  • Al'électron dévié
  • Bl'électron dans la couche L
  • Cl'électron expulsé
  • Dun électron d'une couche supérieure
  • Etous les électrons

Question 8

La figure montre un tube de Coolidge utilisé pour la production de rayons X. Lequel des processus physiques suivants est à l'origine de l'émission de rayons X à partir du composant marqué II?

  • Al'effet thermoïonique
  • Bdiffraction des rayons X
  • Cla bremsstrahlung
  • Dl'effet photoélectrique
  • Ediffraction des électrons

Question 9

La figure montre un tube de Coolidge utilisé pour la production de rayons X. Lequel des processus physiques suivants est à l'origine de l'émission d'électrons à partir du composant marqué I?

  • Al'effet photoélectrique
  • Bdiffraction des électrons
  • Cl'effet thermoïonique
  • Drayonnement continu de freinage
  • Ediffraction des rayons X

Question 10

Sur ce spectre de rayons X, la courbe en ligne continue indique l'intensité des rayons X en fonction de l'énergie des photons X produits par un faisceau d'électrons qui bombardent une cible. La courbe pointillée sur le graphique est un rayonnement de freinage qui est le seul à être observé si les électrons frappant la même cible sont accélérés par une différence de potentiel telle que les électrons n'atteignent pas l'énergie d'ionisation des atomes de la cible. Laquelle des figures suivantes indique en pointillée la ligne caractéristique qui seraient observée lorsqu'une moins grande intensité de courant de faisceau d'électrons était utilisée?

  • A
  • B
  • C
  • D
  • E

Question 11

Lequel des éléments suivants sera modifié si le courant du faisceau d'électrons d'un tube de Coolidge est changé?

  • Ala vitesse des photons X qui sont produits
  • Bl'énergie moyenne des photons X produits
  • Cla présence de raies caractéristiques dans le spectre des rayons X produit
  • Dl'énergie maximale des photons X produits
  • Ele nombre par unité de temps des photons X émis

Question 12

La limite d'acuité que l'on peut obtenir de rayons X émis par un tube de Coolidge est influencée par la largeur du spot d'impacte du faisceau primaire d'électrons. Laquelle des propositions suivantes explique la raison pratique pour laquelle on ne peut diminuer la taille du spot en-dessous d'une certaine limite ?

  • ALa plus grande partie de l'énergie des électrons de bombardement est convertie en énergie interne de la cible, donc une focalisation d'électrons trop élevée augmenterait la température de la cible de manière excessive.
  • BLes électrons émis par effet thermoïonique ne peuvent pas être focalisés sur un point dont la largeur est inférieure à une certain seuil inférieur.
  • CLes impacts d'électrons déforment la cible là où elle la frappe, ce qui augmente la largeur du point ciblé.
  • DLes électrons dans le faisceau diffractent et ne peuvent donc pas être focalisés sur un point dont la largeur est inférieure à une certaine limite.
  • ELes électrons dans le faisceau induisent une charge nette négative sur la cible, déviant le faisceau et augmentant la largeur du point ciblé.

Question 13

Ce spectre de rayons X montre la répartition de l'intensité en fonction de l'énergie des photons produits par un faisceau d'électrons qui bombarde une cible. Quel ensemble des raies caractéristiques représentées sur le spectre correspond aux électrons ayant perdu la plus grande quantité d’énergie?

  • AII
  • BI
  • CToutes les raies sont produites par des électrons ayant perdu la même quantité d'énergie.

Question 14

Ce graphique est un spectre de rayons X où la courbe en noir donne la répartition d'intensité en fonction de l'énergie des photons émis lorsque l'on bombe une cible par un faisceau d'électrons. La ligne pointillée sur ce graphique indique le rayonnement de bremsstrahlung qui est produit par un faisceau d'électrons frappant la même cible mais accélérés par une différence de potentiel moins élevée. Lequel des graphique suivants indique correctement l'allure des raies caractéristiques qui seraient observées lorsque l'on utilise un faisceau d'électrons accélérés par une plus petite tension?

  • A
  • B
  • C
  • D
  • E

Question 15

Le graphique est un spectre de rayons X qui montre l'intensité de rayons X en fonction de l'énergie de photons correspondant. Lequel des mécanismes suivants explique l'apparition de raies fines sur spectre des rayons X produit par un faisceau d'électrons qui impacte une cible?

  • ADes électrons dans les états de haute énergie des atomes de la cible sont excités.
  • Bla décélération des électrons libres
  • CDes électrons dans les états de haute énergie des atomes de la cible sont éjectés.
  • Dl'accélération des électrons libres
  • EDes électrons dans des états de basse énergie des atomes de la cible sont éjectés.

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