rayons X. rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 0,01 et 10 nanomètres. Historique. Les rayons X furent découverts de façon fortuite par Röntgen en 1895. Celui-ci observa qu'un tube à décharge entouré d'un manchon opaque illuminait un écran fluorescent dans son voisinage et que la plupart des corps étaient transparents pour le rayonnement responsable de cette fluorescence. Il fallut ensuite plus de quinze ans pour que l'on comprenne la nature électromagnétique de ce rayonnement, grâce en particulier aux travaux de Max von Laue. Origine des rayons X. Les rayons X sont engendrés lors de transitions électroniques entre des niveaux atomiques profonds. On provoque ces transitions en excitant des atomes métalliques lourds, tels le cuivre ou le tungstène, par bombardement avec des électrons accélérés sous quelques dizaines de kilovolts. Les raies du spectre de rayons X ainsi émis sont caractéristiques du corps bombardé et peuvent servir à l'identifier. Le spectre comprend en outre un fond continu. Les sources intenses de rayons X utilisées soit en radiocristallographie, soit en radiographie médicale reposent sur ce principe. Les rayons X peuvent également être émis lorsque des particules chargées, le plus souvent des électrons, subissent une forte accélération. Ce type de situation se rencontre sur Terre dans les accélérateurs de particules, en particulier lorsque des champs magnétiques intenses imposent une courbure à la trajectoire d'électrons très énergétiques. Le rayonnement synchrotron qu'émettent tangentiellement à leur trajectoire ces électrons constitue une source très utilisée de rayons X de toutes longueurs d'onde. Des sources de rayonnement X synchrotron existent aussi dans l'Univers, au voisinage d'objets ayant des champs magnétiques intenses dans lesquels circulent des électrons de grande énergie, comme c'est le cas lorsqu'un trou noir absorbe la matière qui l'entoure. Propriétés et applications des rayons X. L'énergie du photon associé au rayonnement X s'étend de 100 eV à 100 keV, et la transparence de la matière varie en fonction de cette énergie. Différents processus contribuent à l'absorption des rayons X par les atomes, les uns non sélectifs en énergie, comme l'effet Compton, les autres, au contraire, très sélectifs, correspondant à l'excitation d'une transition atomique et donnant une raie d'absorption dans le spectre. D'une façon générale, les rayons X sont d'autant plus absorbés que les atomes qu'ils rencontrent ont un plus grand numéro atomique : l'hydrogène, le carbone, l'oxygène et l'azote, qui sont les constituants principaux des tissus mous des organismes vivants, sont à peu près transparents, alors que le calcium des os est beaucoup plus absorbant, d'où l'utilisation des rayons X en imagerie médicale. L'absorption d'un photon X par un atome s'accompagne souvent de l'ionisation de celui-ci, avec éjection d'électrons énergétiques, eux-mêmes ionisants. Les rayons X sont donc des agents très destructeurs des tissus biologiques, ce qui implique de grandes précautions d'emploi, mais permet également de les utiliser pour détruire des cellules cancéreuses. Ces propriétés ionisantes sont mises à profit dans la détection des rayons X, soit pour exciter des substances fluorescentes, soit pour impressionner des émulsions photographiques, soit pour déclencher des compteurs à ionisation. L'ordre de grandeur des longueurs d'onde des rayons X est comparable aux distances interatomiques dans un cristal, ce qui permet de les utiliser pour explorer les structures cristallines : un réseau cristallin se comporte comme un réseau de diffraction, qui ne laisse passer les rayons X d'une longueur d'onde donnée que dans certaines directions caractéristiques de l'ordre cristallin du réseau. Le repérage de ces directions sur une plaque photographique permet de déterminer la structure du cristal diffractant. Les rayons X d'origine cosmique sont absorbés par l'atmosphère ; on ne peut donc les observer qu'à partir de sondes spatiales. L'importance des renseignements obtenus a justifié la mise en orbite de détecteurs sophistiqués dont les observations ont ouvert une nouvelle fenêtre sur la vie des étoiles et des galaxies. 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