Rayons X

Comment les rayons X ont-ils été découverts ?


Les rayons X ont été découverts en 1895. Depuis plusieurs années, les physiciens effectuaient des expériences sur les rayons cathodiques se propageant à l'intérieur d'un tube de verre, comportant deux électrodes de polarités opposées. Dans ce tube, appelé tube de Crookes, on réalisait un vide partiel.



En établissant une différence de potentiel entre l'électrode positive, l'anode, et l'électrode négative (la cathode), on faisait passer entre les deux électrodes un courant électrique de l'ordre du microampère. Ce courant produisait une décharge électrique, un mini-éclair en quelque sorte. Durant la décharge, le gaz présent en faible quantité à l'intérieur du tube émettait une irradiation, généralement de la lumière ou des rayons ultraviolets, et aussi de la chaleur.

Au début du XXe siècle, on a compris que les rayons cathodiques étaient en fait des électrons. Le fort champ électrique existant entre la cathode et l'anode ionise quelques molécules, ce qui libère des électrons qui sont accéléré par le champ magnétique, les électrons passant de la cathode vers l'anode, soit du négatif vers le positif.
Ayant beaucoup d'énergie, les électrons frappent, excitent et ionisent d'autres atomes ou molécules du gaz présents dans le tube. Ces atomes se 'désexcitent' en émettant de la lumière. C'est le principe de fonctionnement des tubes au néon et des tubes fluorescents.

Le 8 novembre 1895, le physicien allemand Wilhem Roentgen (Röntgen) expérimentait avec un tube de Crookes. Il avait fait l'obscurité dans son laboratoire, afin de mieux voir se qui ce passait dans le tube. Roentgen s'est rendu compte que des cristaux d'un matériau fluorescent (du platinocyanure de baryum), pourtant situé à quelques mètres du tube de Crookes, devenaient lumineux, et plus Roentgen les approchaient du tube, plus le matériau créait de la lumière. Le plus surprenant pour lui était qu'un livre, une vitre, des matériaux minces interposés entre le tubes et les cristaux n'empêchaient pas le phénomène.

La découverte était probablement autant stupéfiante au niveau scientifique qu'au niveau philosophique. Il existait donc quelque chose qui pouvait réagir avec de la matière et aussi traverser des objets solides. Même si le principe du vide dans la matière n'était pas dans ce temps une théorie stable, ce nouveau phénomène donnait naissance à une hypothèse: Il existe du vide dans la matière, et il existe quelque chose d'assez petit pour la traverser.

Cette radiation pénétrante et inconnue, Roentgen l'appelle rayon-X.

Quelques jours après sa découverte, Roentgen prend la première radiographie de l'histoire. Son épouse place sa main sur une plaque photographique et l'expose aux rayons. La plaque, développée, montre l'image de ses os ! Quelques semaines plus tard, des médecins utilisent déjà les rayons-X pour localiser des fractures ou des balles.

On peut facilement trouver cette image de la première radiographie sur internet.


Il a fallut une quinzaine d'années avant que l'on connaisse avec certitude la nature des rayons X. En 1912, une expérience montre que les rayons-X sont des ondes électromagnétiques ayant une très grande énergie.

Par la suite, on a compris que les rayons-X étaient produits par les électrons arrivant à grande vitesse sur le métal de l'anode, ou sur la paroi du tube de Crookes. En fait, lorsque les électrons, qui se promènent en liberté entre les deux anodes, possèdent assez d'énergie pour arracher les électrons sur les couches près du noyau, celui-ci est aussitôt remplacé par un autre électron venant d'une couche plus externe, et il se produit une libération d'énergie, soit les rayon X (il se peut aussi que l'électron libre de départ passe très près du noyau de l'atome, et perde son énergie pour ainsi donner des rayons X).
Avec le temps, les tubes à rayons-X ont été améliorés, mais le principe reste le même.

Aujourd'hui, les techniques et les appareils se sont améliorés et diversifiés à un point inimaginable. Les machines de scan permettent maintenant, par exemple, de faire une image 3D du cœur de quelqu'un, en tenant compte de ses battements cardiaques. Les rayons X sont aussi utilisés dans divers examens permettant de diagnostiquer plusieurs maladies et pathologies, pour pratiquement toutes les parties du corps. On les utilise aussi lors de plusieurs interventions chirurgicales. Les rayon-X sont également utilisés à des fins thérapeutiques, lors de traitements de certains cancers.



Pour finir, je me sens obligé de démentir certains mythes et peurs qu'a souvent le public non-averti. Bien sûr, je veux parler de la peur qu'ont les gens envers la possibilité des effets des rayons X sur le corps.
Le fait est qu'à chaque fois qu'un rayon X vient en contact avec une de vos cellules, il y a cinq possibilités d'effets :

1er : la cellule est touchée à un point important et meurt par elle-même.
2e : la cellule est touchée de façon moins importante et elle se répare d'elle-même dans l'heure qui suit.
3e : la cellule est touchée de façon peu importante, survit, mais ne se répare pas bien. Elle fait toujours son travail, mais ne peut pas se multiplier.
4e : la cellule est touchée de façon peu importante, survit, mais se répare mal, et se divise de façon anarchique; elle est alors arrêtée par les autres cellules saines autour d'elle.
Finalement, la 5e option est comme la 4e, mais elle n'est pas contrôlée par le reste du corps. Cette 5e option est extrêmement rare, mais non négligeable.

C'est pourquoi les professionnels qui utilisent cette énergie font toujours leur possible pour limiter l'exposition à ces rayons, car une très mince possibilité subsiste.

Une autre chose à savoir est que nous somme constamment en contact avec des rayonnements X venant du Soleil, du sol, soit d'un peu partout. Et personne n'en est affecté.

Voilà, j'espère que vous avez aimé me lire...

Bibliographie: note de cours, atomes et rayonnement appliqués au radiodiagnostic, élaboré par Raynald Pépin.

 
 
~Sam_cormier~ Publié le : 02/10/2007

Article très bon et très complet, bravo !

Par contre, les rayons X, comme tout rayon ionisant, sont, à forte dose, capables d'altérer l'ADN, provoquant des mutations à l'origine de cancers, n'ayons pas peur des mots.
Ce qui est dangereux n'est pas le rayon X en soi, mais l'énergie qu'il "transporte".
Un rayon lumineux peut tout autant être dangereux s'il est cohérent et/ou en phase (LASER) et doté d'une grande puissance. (Certains LASER découpent de l'acier de plusieurs centimètres d'épaisseur...)

Tu devrais préciser que les cancers dûs aux rayons X artificiels sont rares (normalement nuls à l'hôpital) car l'imagerie médicale est soumise à des contrôles stricts. De plus, à chaque radiographie, le médecin doit peser la balance bénéfice/risque.

Il faut savoir que si le rayon X entraîne une lésion du génome :

1) Il y a réparation : efficace (rien ne change) ou inefficace ; dans ce deuxième cas (2) il y a soit apoptose (mort) accélérée de la cellule, soit mutation.
3) Si la mutation porte sur des gamètes (cellules sexuelles) il pourrait y avoir des anomalies héréditaires, ce qui n'est pas encore prouvé.
4) Ce n'est que si la mutation porte sur des cellules somatiques (cellules autres que cellules sexuelles) qu'il y a une possibilité de développer un cancer.

On pourrait rajouter une précision sur les effets déterministes ou obligatoires (dont on peut prévoir les signes cliniques n'apparaissants qu'au-dessus d'un seuil) et stochastiques ou aléatoires (imprévisibles, à long terme; plusieurs décennies, ne nécessitant pas de seuil pour se manifester).
L'unité utile pour mesurer ces effets n'est pas le becquerel, mais le Sievert, dépendant de la nature des tissus irradiés et de la quantité d'énergie transmise par le rayonnement et absorbée par le tissu.

Rappelons que l'ADN est une molécule fondamentalement "instable" (il se produit environ 8 000 lésions par heure ou 2 par seconde, dans chacun des noyaux d'un organisme humain - je remercie à l'occasion notre formidable système enzymatique de réparation); les rayon X ajoutent des lésions dont le nombre est fonction de la dose et surtout de son débit.

Mais il ne sert à rien de s'effrayer par simple ignorance, que ce soit de la radiographie ou de la radiothérapie; le but est bien sûr de soigner.
S'il existe des accidents, ce ne sont que des accidents qui doivent nous imposer la prudence. Un simple caillou est une arme potentielle dans la main de l'homme ; tout dépend de l'utilisation qu'en fait celui qui le détient.

Pour en savoir plus vous pouvez aller sur les sites de la DGSNR, des DRIRE, de l'UNSCEAR, de l'ICRU, de l'ICRP ou encore de l'AIEA.

~Austin~

D'ailleurs après la radiographie de Röntgen, c'était devenu à la mode d'aller se faire "photographier" la main, avec une bague pour prouver que c'était bien sa main.

De toute façon tout est "radioactif" autour de nous dans la nature depuis la nuit des temps, mais dans des émissions qui sont trop faibles pour nous affecter (tout dépend de l'endroit).
Après il y a deux types d'effets : déterministes et stochastiques ; les premiers on sait à partir de quel seuil il peut y avoir des complications, les seconds c'est le hasard qui les fait apparaître.

~Elfe-avariel~