>Chapitre 7 ## Que sont les rayons $X$ en radiocristallographie ? Rayonnement électromagnétique: $0.25 \leq \lambda(A) \leq 2.5$ et $5 \leq E(kev) \leq 50$. Donc: - $\lambda$~$d$ interatomique - $E$~$E$ des couches électroniques les plus profondes. Ainsi, c'est une technique d'analyse complémentaire de la lumière. # Partie 1: Comment produit-on les rayons $X$ On va prendre une cathode (un cannon à électron), ici c'est souvent sous vide ![[1 cm 6 - spectroscopie des rayons X 2023-10-09 09.21.04.excalidraw.svg]] Donc, le matériaux de l'anticathode serra du métal = cuivre, maganese, tungstein. L'électron accéléré va retirer un électron de la couche $K (n=1)$ et va le ioniser; et un électron de couche supérieur va baisser pour boucher le trou de l'électron et il va donc émettre un rayon $X$.![[1 cm 6 - spectroscopie des rayons X 2023-10-09 09.25.44.excalidraw.svg]] ### Processus d'émission $X$. Ainsi, les mêmes règles de sélection s'appliquent. $\Delta l = \pm 1$ et $\Delta j = 0$ ou $\pm 1$ >[!warning] >La condition pour avoir un rayon $X$ émit, il faut que l'énergie de l'électron accéléré soit supérieur de l'énergie d'ionisation au niveau $k$. En sachant que l'énergie de l'électron accéléré, soit: $E(u)\geq E(k)$ Ainsi, $\begin{align*} E(u) \geq Ek &= \frac{hC}{\lambda k}\\ \lambda_{k} (\lambda_{0}) &= \frac{hC}{eU} \end{align*}$ Ainsi, le spectre de $RX$, c'est un spectre de raies + un spectre continu. ![[1 cm 6 - spectroscopie des rayons X 2023-10-09 09.31.35.excalidraw.svg]] (ici, on représente les pics d'intensité par rapport aux longueurs d'ondes) Les électrons accélérés sont freinés par le cortège électronique, plus précisément les raies $K_{L}$ et $K_{M}$ sont les rayons $X$. >[!remarque] >Parfois, on aura $K_{L_{2-3}}$ car, on aura une différence tellement faible entre les deux sous couche que l'on prendra la moyenne entre les deux. ## La loi de Moseley Moseley a montré que la fréquence $\nu$ des raies émises dépend de $Z$ de ces électrons. $\begin{align*} \sqrt{ \nu } = \sqrt{ \frac{c}{\lambda} } &= a(Z-b) \\ &= aZ - ab\\ \sqrt{ E_{KL} } &= a'(Z-b') \\ &= a'Z - a'b'\\ \sqrt{\frac{1}{\lambda_{RX}} } &= a''(Z-b'') \\ &= a''Z - a''b''\\ \end{align*} $ Avec: - $\nu$ fréquence des raies correspondant aux maximal d'intensité - $Z$ numéro atomique du __métal de l'anticathode__ - $a$ pente de la droite - $b$ constante ## Partie 2: Utilisation/Absorption des rayons $X$ Lois de beer lambert. ![[1 cm 6 - spectroscopie des rayons X 2023-10-09 09.48.19.excalidraw.svg]] Ainsi, on aura: $ I = I_{0} e^{-\mu x} $ Avec: - $I_{0}$: intensité avant l'absorption du rayon $X$ - $I$: intensité du rayon $X$ après absorption (intensité transmises). - $I-I_{0}$: intensité absorbée. - $x$: épaisseur échantillon ($\rho * l$) (en cm ?) - $\mu$: coefficient d'absorption $(H_{0} )$ - ou encore: $\mu = \mu' * \rho$ avec $\mu'$ coefficient d'absoption massique et $\rho$ masse volumique . ![[1 cm 6 - spectroscopie des rayons X 2023-10-09 09.53.03.excalidraw.svg]] ---- Ainsi, quand le rayon X est absorbé par l'échantillon, cela veut dire qu'il y a une interaction Rayon-X$\leftrightarrow$Matière. Et pour cela il faut que energie: $R_{x}\geq E_{K}$ (que l'énergie soit supérieure au couche internes). $H\nu \geq H\nu_{k}$ et $\lambda_{RX}\leq \lambda_{K}$ On aura: $\mu \rho = k Z^{3}\lambda^{3}$, un rayonnement sera donc d'autant. >[!remarque] >La courbe ressemble à des pics, parce que dès que l'énergie dépasse $\lambda_k$ alors on aura une chute d'absorption jusqu'au prochains niveau. >- Quand: $\nu > \nu_{k} \to h \nu > E_{K}$ : arrachement d'un électron de la couche $K$ >- Quand: $\nu < \nu_{k} \to h \nu < E_{K}$ : arrachement alors impossible, $\mu$ décroit brusquement Ainsi, un rayonnement sera d'autant pénétrant (il lui correspondra un $\mu \rho$ d'autant plus faible que sa $\lambda$ sera plus faible (ou $E$ élevé). Pour $\lambda$ donné, un élément de $Z$ faible sera beaucoup plus traversé qu'un élément de $Z$ élevé. >[!remarque] >On pourra parfois utiliser un filtre afin de l'imiter l'observation des rayons absorbés. >Les caractéristiques d'absorption d'un matériau peut servir de __filtre__ et monochromatiser (= ne garder qu'une seule longueur d'onde $\lambda$). > ![[1 cm 6 - spectroscopie des rayons X 2023-10-16 09.16.10.excalidraw.svg]] ---- # Théorie de Lewis