Science des radiations*.

Dans son acception courante, le terme radiologie désigne la partie de la physique concernant les rayons X, ou rayons de Röntgen. La découverte de ces derniers (1895) se fit à l’occasion de l’étude de la décharge électrique dans les gaz raréfiés. Dans un tube de Crookes, la pression du gaz est seulement de l’ordre de un millième de millimètre de mercure. En appliquant aux bornes du tube une forte différence de potentiel, les ions gazeux positifs sont précipités vers le pôle négatif (cathode) constituant l’afflux cathodique. Les parties de la surface de la cathode, frappées par cet afflux, émettent les rayons cathodiques qui se propagent en ligne droite et sont de petits corpuscules d’électricité négative. Lorsque ceux-ci sont brusquement arrêtés par un obstacle, leur énergie se transforme en partie en rayons X.

Les rayons X sont constitués par une vibration électromagnétique analogue à la lumière, mais d’une fréquence beaucoup plus élevée. La longueur d’ondes des rayons X est environ dix mille fois plus petite que celle des radiations lumineuses : elle est comprise entre 12 et 0,06 angströms (précisons à ce propos que les rayons gamma des corps radioactifs, les rayonnements produits par les bêtatrons et enfin les rayons cosmiques ont une longueur d’onde très inférieure à celle des rayons X).

Le tube de Crookes, ampoule à gaz raréfié par laquelle se fit la découverte des rayons X, ne permettait pas d’obtenir un rayonnement de forte intensité. Son débit était inégal, son réglage difficile. À partir de 1914, il fut remplacé par le tube de Coolidge, dans lequel le vide est très poussé (un dix-milliardième d’atmosphère). Une source électrique accessoire, indépendante de celle qui alimente les électrodes, échauffe un filament de tungstène (la cathode) qui, porté au rouge, émet le faisceau cathodique, constitué d’électrons : ceux-ci, arrêtés par l’anticathode, donnent naissance aux rayons X. Ces derniers peuvent avoir une énergie allant de quelques kilovolts à plus de 300 kV. Pendant un temps très court, l’intensité peut atteindre 1 000 milliampères. En régime continu, de ne dépasse pas 3 à 4 milliampères. La radiologie médicale utilise des rayonnements de 40 à 150 kV. En métallographie, des énergies supérieures sont employées. La radiothérapie utilise des rayonnements allant d’une tension très basse à plusieurs millivolts : ces faisceaux à haute énergie sont produits par des accélérateurs* de particules linéaires ou des bêtatrons.

Les hautes tensions appliquées aux bornes du tube sont obtenues par des transformateurs à noyau magnétique fermé, constitués par un cadre de fer doux sur lequel sont enroulés les deux circuits primaire et secondaire. Le courant alternatif à haute tension ainsi obtenu peut être appliqué directement aux bornes du tube, seulement dans le cas où ce dernier comporte une anticathode refroidie, ce qui l’empêche d’émettre un faisceau cathodique lors de l’inversion de sens du courant. Ce tube, ne permettant le passage du courant que dans un sens, est dit « autosélecteur ». Les autres tubes doivent être protégés contre l’onde inverse par des soupapes, ou kénotrons, construites suivant le principe du tube de Coolidge et ne permettant le passage du courant que dans un sens. Afin d’utiliser les deux alternances du courant, on emploie un montage en pont avec 4 kénotrons (ou 6 en courant triphasé). Ces valves thermo-ioniques tendent à être remplacées actuellement par des redresseurs secs, constitués de plaquettes de sélénium, qui se comportent comme des semi-conducteurs homopolaires. Si l’on introduit dans le circuit secondaire d’alimentation du tube à rayons X des condensateurs associés à un sélecteur d’ondes, on obtient, suivant le montage, des générateurs à tension pulsatoire ou à tension constante, donnant un faisceau de rayons d’une grande homogénéité.

Les propriétés physico-chimiques des rayons X déterminent leur utilisation, particulièrement en médecine. Les actions chimiques sont multiples. Certaines ont servi à doser le rayonnement X, tel le virage de teinte du platino-cyanure de baryum, qui passe du vert au brun (effet Villard). Mais la propriété chimique la plus importante est que les rayons X impressionnent une plaque photographique, ce qui permet la radiographie*. Un support semi-rigide transparent, enduit sur ses deux faces d’une couche sensible de sel d’argent, est placé dans une cassette opaque à la lumière. Pour comprendre la manière dont l’image d’un corps est obtenue sur une plaque sensible par l’action des rayons X, il faut connaître les propriétés physiques des rayons X et en particulier les phénomènes d’absorption. Lorsqu’un faisceau de radiations traverse un corps, il est atténué en fonction du nombre d’atomes rencontrés sur son trajet (loi de Benoist). Les radiations les plus molles, de grande longueur d’onde, sont atténuées les premières, et, à l’inverse, le pouvoir de pénétration d’une radiation de courte longueur d’onde (émise sous une différence de potentiel plus considérable) est beaucoup plus important. La formation de l’image radiologique dépend de ces éléments : l’inégalité d’absorption des rayons X par les divers constituants des corps traversés est à la base du radiodiagnostic médical. En ce qui concerne plus particulièrement la radioscopie, l’image est rendue visible par un écran fluorescent. Les cristaux qui composent cet écran absorbent une partie de l’énergie du faisceau de rayons X et la restituent sous forme de radiations de plus grande longueur d’onde : les radiations lumineuses. Les cristaux employés sont surtout ceux de sulfure de zinc-cadmium. Une glace au plomb arrête les rayons qui ont traversé l’écran (il faut une épaisseur de 8 mm pour une tension de 100 kV). En radiographie, le phénomène de luminescence est utilisé en plaçant le film sensible entre deux écrans dont la surface est enduite d’une couche mince de cristaux qui renforcent l’action des rayons X (d’où le terme d’écran renforçateur).

En photographiant une image radioscopique, on obtient une radiophotographie, technique très utilisée dans les examens systématiques et les dépistages et qui présente sur la radioscopie un certain nombre d’avantages, entre autres celui de laisser un document.