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La diffraction des rayons X

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par Fethi Chouikh
Université de Jijel - Ingenieur d'etat en genie des materiaux et etudiant en "post-graduation" 2007
  

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE

SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE DE JIJEL

Exposé sur:

Réalisé par:

Chouikh Fethi

Année universitaire 2007-2008

fethichouikh@yahoo.fr

 

Introduction

Les rayons X découverts par hasard par Wilhelm Rontgen 1895

Sont surtout connus du grand public pour l'imagerie médicale .

 

Cependant, outre le fait qu'ils traversent facilement la matière ont

d'autres propriétés intéressantes, ils interagissent de manière particulière

avec la matière. Ceci permet de faire de l'analyse chimique et structurale.

La diffraction des rayons X sur la matière cristalline permet d'avoir

accès à des informations physiques sur les cristaux (la texture , les

contraintes ,les paramètres cristallins .).

Chapitre I : les rayons X

La production des rayons X

Principe de production

Le rendement de la production

Condition sur l'anticathode :

1. Conductrice de la chaleur

2. Réfractaire

La réalisation pratique d'une installation de production des Rs X consiste en :

 

Un générateur de haute tension.

-

Un tube scellé sous vide renfermant la cathode et

l'anticathode (anode), branchées aux bornes de la haute tension.

Schéma d'un tube a rayons X

 

Le spectre des rayons X

C'est l'ensemble des longueurs d'ondes des rayons X émis par une

anticathode donnée .On distingue le spectre continu et le spectre de

raies.

Le spectre continu

Sous une tension donnée, une anticathode émet une suite continue de

longueurs d'onde X .

 

Figure d'un spectre continu a ? V

Origine du spectre

Les électrons projectiles sont décélérés par le nuage électrique des

atomes de l'anticathode .Une partie de leur énergie est communiquée a

ces atomes sous forme d'agitation thermique .soit Q ;l'autre partie se

6 transforme en rayonnement X

Le spectre de raies

Lorsqu'on augmente suffisamment la tension entre la cathode et

l'anticathode, on voit se superposer au spectre continu un spectre de

raies

L'origine du spectre

Les raies observées sont des raies d'émission des atomes de l'anticathode

.Elles correspondent a des transitions électroniques dans les couches

profondes des atomes

Absorption des rayons X

Par traversée de la matière l'intensité des rayons x diminue .On dit qu'il

y a absorption

Le phénomène obéit à la loi de Beer-Lambert

I=I0exp(-u. l )

On utilise généralement le coefficient massique d'absorption, u/ñ au

lieu de u

Les applications de l'absorption

1- Protection contre les rayons X

2- Obtention d'un rayonnement X monochromatique

la superposition d'un spectre des rayons X d'une anticathode en cuivre

et la courbe d'absorption d'un écran en Nickel

8 3- Détection des rayons X

Détecteurs des rayons X

La détection des rayons X est possible grâce aux effets produits par le

rayonnement dans le milieu de mesure .

Les phénomènes élémentaires qui sont a l'origine de l'effet détecté sont

soit la perte d'énergie de rayonnement ,c-à-d son absorption par effet

photoélectrique ,soit la perte de l'énergie par effet Compton

Caractéristiques générales

1-

Taux maximal de comptage

2- Rendement ou efficacité

3- Temps mort

4- Un seuil de détection

Les différents types de détecteurs

1- Écran fluorescent

2- Film photographique

3- Compteurs a gaz

3-1 Compteur Geiger-Muller

3-2 Compteur proportionnel

4- Compteur à scintillation

Ordre de grandeur de quelques caractéristiques des compteurs des rayons x

usuels

Interaction rayons x matière

Interaction élastique

Interaction inélastique

1- Excitation de l'atome

2-Effet photoélectron

3- Effet Compton

Conditions de diffraction

Condition de Bragg:

La condition de diffraction d'après Monsieur Bragg est :

Pour avoir une interférence constructive (Diffraction), il faut que la

différence de chemin parcouru entre deux ondes soit un multiple de la

longueur d'onde l. Voir la figure si dessous.

La loi de Bragg

Différence de chemin parcouru entre les ondes 1 et 2:

ä= AB + BC = 2 AB

Or AB = d sin è

Donc ä = 2 d sin è

Interférences constructives si la différence de chemin parcouru ä = n ë

në = 2d sin è (Loi de BRAGG)

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