II.3 Rayonnement monochromatique :
Pour la diffraction X, on s'intéresse principalement
aux raies Ká de la cible, pas au rayonnement de fond. En effet, la
direction de diffraction dépendant de la longueur d'onde (selon la loi
de Bragg), on cherche à avoir la plupart du temps une radiation
monochromatique (à l'exception des clichés de Laue). En fait, on
élimine en général la raie Kâ mais on conserve les
raies Ká1 et Ká2, ainsi que le rayonnement continu de freinage
qui contribuera au bruit de fond. Dans certains cas où le rapport signal
sur bruit est capital, on utilise un monochromateur, au prix d'une perte
importante d'intensité, on a alors une radiation «
réellement » monochromatique ; on peut aussi utiliser un
détecteur « solide » (diode de silicium dopé au lithium
ou diode de silicium à diffusion) ayant une très bonne
discrimination en énergie (principe de l'analyse dispersive en
énergie), ce qui permet de travailler en monochromatique tout en ayant
un signal intense.
On utilise typiquement des hautes tensions de 50 kV, et des
cibles de cuivre en général, parfois de molybdène, cobalt
ou de manganèse. En effet, la longueur d'onde des raies Ká1 du
cuivre (de l'ordre de 1,6 Å) permet d'observer le phénomène
de diffraction pour une grande plage de distances interréticulaires (d
allant de 0,9 à 9,2 Å sur une plage angulaire 2è de 10
à 120° (Loi de Bragg). Par contre, les raies du cuivre ont une
énergie suffisamment grande (8 keV pour la Ká1) pour exciter les
atomes de fer, la fluorescence induite sur les échantillons contenant
majoritairement du fer (comme les aciers et fontes) donne donc un bruit de fond
très élevé. L'utilisation d'un tube au cobalt ou au
manganèse permet de réduire ce bruit de fond parasite puisque les
énergies des photons sont insuffisantes pour exciter le fer (la raie
Ká1 du cobalt a une énergie de 6,9 keV, celle du manganèse
5,9 keV) ; une autre solution consiste à mettre un monochromateur
arrière (c'est-à-dire situé entre l'échantillon et
le détecteur) ou d'utiliser un détecteur filtrant de
manière précise les énergies des photons (détecteur
solide du type de ceux utilisés en analyse dispersive en énergie)
afin d'éliminer la composante fluorescente du fer.
II.4. L'interaction des photons X avec la matière
:
Lorsqu'un faisceau de rayons X pénètre dans un
milieu matériel, on constate une diminution progressive de son
intensité. Cette diminution du nombre de photons, l'atténuation
du faisceau, est dûe essentiellement à l'interaction des photons
avec les électrons. Dans un tel processus, l'énergie perdue se
retrouve sous deux formes: une partie EA est absorbée par le milieu, et
une partie ED est diffusée et sort de la matière dans une
direction différente de la
direction du faisceau initial. Les phénomènes
d'atténuation et d'absorption sont à l'origine des applications
et des effets des rayons X en radiodiagnostic et en radiothérapie.
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