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L'�chographie.
33. D�finir une onde m�canique longitudinale.
Une
onde m�canique est la propagation d'une perturbation dans un milieu
mat�riel avec transport d'�nergie, sans transport de mati�re. L'onde
est longitudinale si la direction de propagation de l'onde et la
direction de la perturbation sont identiques.
34. Quelle est la fr�quence minimale d'une onde ultrasonore ?
20 kHz.
35. Lister les pr�requis n�cessaires afin de pouvoir �tudier le principe de l'�chographie en classe.
Ondes sonores : relation vitesse, dur�e, distance parcourue.
Signaux sinuso�daux : fr�quence, p�riode.
Utilisation de l'ocilloscope.
36. Proposer une exp�rience permettant de mod�liser le principe de l'�chographie.
On peut mod�liser un examen �chographique par un
dispositif exp�rimental o� la sonde joue le r�le d'�metteur et de
r�cepteur. L'exp�rience est r�alis�e dans l'air . L'�metteur E �met des
salves ultrasonores. Une paroi r�fl�chissante ( jouant le r�le de
l'organe) r�fl�chit l'onde incidente d�tect�e par le r�cepteur R.
L'oscillogramme permet d'observer le signal de
l'onde �mise et le signal de l'onde r�fl�chie, cette derni�re
visualis�e dans la partie inf�rieure de l'�cran. La base de temps de
l'oscilloscope vaut 1 ms/div.
37. Comment d�finir le ph�nom�ne de diffraction ?
Le
ph�nom�ne de diffraction se produit avec toutes les ondes lorsque que
celle-ci rencontre une fente ( ou l'obstacle ) dont les dimensions sont
du m�me ordre de grandeur que la longueur d'onde.
Diffraction des ondes sonores par une porte ou une fen�tre ; diffraction de la houle � l'entr�e d'un port.
La direction de propagation de l'onde est modifi�e.
38. Quel est la taille du foetus ?
C�l�rit� de l'onde dans les tissus : c = 1,5 103 m /s.
Premi�re reflexion des ondes sur la paroi avant du foetus : 2 d1 = 1,5 103 x90 10-6 ; d1 = 0,0675 m.
Seconde reflexion sur l'autre extr�mit� du foetus : 2 (d1 +d2)= 1,5 103 x140 10-6 ; d1 +d2= 0,105 m.
d2 = 0,105-0,0675=0,0375 m =3,75 cm.
39. Qu'est-ce qu'un �valuation formative ?
C'est une �valuation qui d�tecte les difficult�s de l'�l�ve afin de lui
venir en aide ( rem�diation) : modification des conditions
d'apprentissage, rytme de la progression.
40. Comment les comp�tences Analyser-Raisonner et Communiquer peuvent �tre �valu�es ici ?
Analyser-Raisonner : l'onde ultrasonore se r�fl�chit partiellement en rencontrant des tissus de nature diff�rente.
Les temps d�tect�s correspondent � un aller -retour.
Utiliser la relation entre distance, c�l�rit� et dur�e.
Communiquer : conduite des calculs conduisant � la dimension du foetus.
41. Justifier de l'utilisation du gel lors d'une �chographie.
Un gel permet de remplacer l'interface air-peau (eau) par les deux interfaces air-gel et gel-tissus (eau) : les ondes sont ainsi mieux transmises.
Scintigraphie thyro�dienne.
42. Donner la composition d'un noyau d'iode 131.
Le noyau d'ode 13153 I compte : 53 protons ; 131-53 = 78 neutrons.
43. Ecrire l'�quation de d�sint�gration de l'iode 131.
�mision
d'�lectrons et de rayons gamma.
conservation de
la charge : 53 = -1 + Z d'o� Z= 54
conservation du
nombre de nucl�ons : 131 = 0 +A d'o� A = 131
X est un isotope
du x�non.
44. Calculer en J et en keV, l'�nergie E lib�r�e au cours de cette d�sint�gration.
D�faut de masse =m(13154Xe) +m(�-) -m(13153I)=130,905 072 +0,000 549 -130,906 114 =-0,000493 u.
1 u = 1,6605 10-27 kg ;
0,000493 x1,6605 10-27 =8,186 265 10-31kg.
E = 8,186 265 10-31 x(3,00 108)2 =7,367 10-14 J.
7,367 10-14 /(1,6 10-19)=4,60 105 eV = 460 keV.
Cette d�sint�gration s'accompagne de l'�mission dun rayonnement gamma d'�nergie E' = 364 keV.
45. Quelle est l'origine de ce rayonnement ?
Le noyau fils de Xenon est dans un �tat excit�. Il revient � l'�tat fondamental en �mettant un rayonnement gamma.
46.Calculer sa longueur d'onde l.
E'=364 103x1,6 10-19 = 5,824 10-14 J.
l = h c / E' =6,63 10-34 x3,00 108 / (5,824 10-14) = 3,42 10-12 m.
On administre � un patient une dose d'iode 131(t� = 8,02 jours) d'activit� initiale A0 = 4 MBq par voie intraveineuse afin de r�aliser une scintigraphie thyro�dienne.
47. D�terminer le nombre N0 de noyaux d'iode 131 dans la dose.
Constante radioactive l = ln2 / t� = ln2 /(8,02 x24 x3600) =1,00 10-6 s-1.
N0 = A0 / l = 4 106 / (1,00 10-6)=4,0 1012 noyaux.
48. Etablir la relation entre N0, N, t� et t. N : nombre de noyaux � la date t.
dN /dt = - l N ; dN /dt + l N =0.
N(t) = Cste e-lt ; N0 = Cste ; N(t) = N0 e-lt ;
ln(N(t)) = ln(N0) -lt = ln(N0)-ln(2) t / t� =ln(N0)-ln(2t / t�) = ln(N0 / 2t / t�).
N(t)=N0 / 2t / t�.
49. Tracer la courbe N(t). La l�gender.
50. Au bout de combien de temps peut-on consid�rer que l'iode a presque totalement disparu du corps du patient ?
A t > 18 t�, soit environ 64 jours, il n'y a plus de danger.
51. L'iode 123 ( t�
= 13,3 h) peut �tre �galement utilis� pour r�aliser une scintigraphie.
Indiquer un avantage qu'il repr�sente par rapport � l'iode 131.
L'iode 123 a pratiquement disparu de l'organisme au bout de 8 x13,3 h soit 4,4 jours, au lieu de 64 pour l'iode 131.
On souhaite mettre en �vidence les deux isotopes de l'iode cit�s pr�c�demment � l'aide d'un spectrographe de masse.
52. Pr�ciser le signe de la tension ULK en justifiant.
La chambre d'ionisation conduit aux ions123I- et 131I-.
Les ions doivent �tre acc�l�r�s entre K et L. Ils sont soumis � la
seule force �lectrique entre K et L. Le travail de cette force doit
�tre moteur: W = -eUKL >0 soit UKL < 0 ou ULK >0.
53. D�terminer les valeurs des vitesses de ces ions au point L. ULK = 5000 V.
Ecrire le th�or�me de l'�nergie cin�tique entre K et L : �m(131I-)v2L(131I-) -0=
eULK.
vL(131I-) =
(2eULK / m(131I-))�
.
m(131I-)
=130,906*1,66 10-27 =2,173 10-25 kg.
vL(131I-)
=(2*1,6 10-19 *5000 / (2,173 10-25))�
=8,58 104 m/s.
m(123I-)
=122,906*1,66 10-27 =2,040 10-25 kg.
vL(131I-)
=(2*1,6 10-19 *5000 / (2,040 10-25))�
=8,86 104 m/s.
54.
Repr�senter le vecteur champ magn�tique B suppos� uniforme dans le
demi-disque, afin que ces ions puissent atteindre le d�tecteur.
Voir figure ci-dessus.
55. Quel est la nature du mouvement des ions dans la zone o� r�gne ce champ magn�tique.
Le poids des ions est n�gligeable devant la force magn�tique. La force
magn�tique, perpendiculaire � la vitesse, ne travaille pas. La valeur
de la vitesse de l'ion rest constante. Le mouvement est uniforme.
56. Etablir l'expression du rayon R de la trajectoire d'un ion.
Dans le rep�re de Frenet �crire la seconde
loi de Newton sur l'axe n.
La particule charg�e n'est soumise qu'� la
force de Lorentz, centrip�te.
d'o� evB= mv
2/ R soit R =
mv /(eB).
57. Pour quel ion , R est-il le plus important ?
or v =[2 e U0 /
m]� ;
R =[2 m U0
/ (eB2)]�.
R est constant : la trajectoire est un
cercle.
R(131I-) / R(AI-) =[m(131I-) / m(AI-)]�.
A la masse la plus grande correspond le plus grand rayon.
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