Rayons-X

Principes des méthodes de diffraction, spectroscopie et micrsocopie I
échantillon
Radiation primaire
Interaction de la radiation primaire avec l‘échantillon -> emission de radiation secondaire
Type, intensité et énergie de la radiation secondaire dépendent entre autre de :
- type, intensité et énergie de la radiation primaire
-processus d‘interaction
-morphologie, structure cristalline, contenu de défauts etc. de l‘échantillon
Si on comprend le processus d‘interaction, l‘analyse de la radiation secondaire peut donner
des informations sur la morphologie, structure cristalline, contenu de défauts etc. de
l‘échantillon.
Type de radiation primaire utilisée:
- radiation électromagnétique (lumière, rayons-x, rayons gamma etc.)
- particules élémentaires (électrons, protons, neutrons etc.)
- noyaux neutres et ions (hélium, oxygène etc.)
- ondes ultrasoniques
radiation secondaire
interaction

Types d‘interactions radiation-matière
(1) Pas d‘ interactions
(2) Interaction élastique: la radiation secondaire est la même que la radiation primaire,
seulement la direction de propagation change, l‘énergie ne change pas. Les méthodes de
diffraction sont basées sur de tellles interactions.
(3) Interactions inélastiques: la radiation secondaire peut être la même ou différente de la
radiation primaire. Trajéctoire et énergie de la radiation secondaire sont différents de
celles de la radiation primaire. Les méthodes de spéctroscopie et de microscopie sont
basés sur de telles interactions.
E0Esc
pas d‘interaction (diffraction
en avant)
pas de changement d‘énergie:
E0 = Esc
pas de changement de
trajéctoire
diffraction élastique
pas de changement d‘énergie:
E0 = Esc
changement de trajéctoire
E0
Esc
atome de
l‘échantillon
E0
Esc
diffraction inélastique
changement d‘énergie: E0>Esc
changement de trajéctoire

Rayons-X
- Rayons-X: radiation électromagnetique se propageant à la vitesse de la lumière
-Description “particulaire”: flux de photons, particules sans charge ni poids
-Les longeurs d’onde des rayons-X sThe wavelength of X-rays vont de la longeur d’onde de
la lumière ultraviolette au longeurs d’onde des rayons gamma c.à.d.entre 0.4 et 2.5Å.
-L’indexe de réfraction des rayons-X est proche de 1.0 c.à.d les ondes de rayons-X sont
difficile à focaliser (il n’y a que peu de microscopes rayons-X)
Description „onde“ des rayons-X
Paramètres importants
: longeur d‘onde
: phase
F
f : amplitude
f: amplitude
: phase
l : longeur d‘onde
E=hn = hc
l
Constantes:
constante de Plank h: 6.626 10-27 gcm 2 s-1
vitesse de la lumière c: 2.998 1010 cm s-1
facteur de conversion entre fréquence et
énergie en eV:
8.0663 103
Relation entre fréquence, longeur d’onde et énergie
d’une onde électromagnétique dans le vide:
fréquence (cm-1):
longeur d’onde:
energy: