CHAPITRE 1 – L’ÉTAT VITREUX
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d’oxydes formateurs et modificateurs, et d’oxygènes pontants et nonpontants, s’accorde relativement bien avec les observations expérimentales sur la viscosité. En particulier les influences des oxydes alcalins, de
l’anhydride borique et de l’alumine sur cette propriété ont pu être interprétées à partir de ce modèle.
Pour obtenir des informations plus « directes » sur la structure des verres c’est-à-dire sur la distribution spatiale des atomes qui les composent,
diverses méthodes expérimentales ont été mises en œuvre [29].
4.1. Diffusion des rayons X et des neutrons
La démarche la plus classique consiste à exploiter les résultats obtenus
par des expériences de diffraction des rayonnements de longueur d’onde
du même ordre de grandeur que les distances interatomiques. Les rayonnements utilisés sont des faisceaux électromagnétiques (rayons X) ou particulaires (neutrons). Les interactions des neutrons et des rayons X avec
la matière ne sont pas de même nature [30]. Dans le cas d’un faisceau de
rayons X, ce sont les électrons de la matière qui se mettent à osciller et à
rayonner à la même fréquence que l’onde électromagnétique incidente.
L’intensité diffusée par la matière est donc une fonction simple du numéro
atomique (nombre d’électrons) : plus il y a d’électrons, plus l’amplitude de
diffraction est forte. Dans le cas d’un faisceau de neutrons, il y a interaction avec le noyau atomique. La proportion de neutrons diffractés (section
efficace) dépend de manière complexe des niveaux d’énergie nucléaire. Ces
différences signifient que les deux techniques peuvent être considérées
comme complémentaires plutôt que rivales.
Qu’on parte d’un faisceau incident de rayons X ou d’un faisceau de neutrons, on enregistre habituellement l’intensité diffusée I en fonction de la
norme du vecteur de diffusion Q =
où λ est la longueur d’onde et
θ l’angle de diffusion. La figure 1.20 montre par exemple la fonction de
diffusion neutronique I(Q) pour la silice vitreuse [31].
Dans un milieu désordonné, la densité moyenne d’atomes est ρ 0 =
où n est le nombre total d’atomes dans le volume V. À la distance r d’un
atome origine A, la densité radiale ρ est ρ 0 g(r). La fonction g(r), rapport
entre la densité à la distance r et la densité moyenne, est appelée la fonction de distribution de paires. Le nombre d’atomes contenus dans une
pellicule limitée par les sphères de rayons r et r + dr centrées sur A est
N = 4πr
2
ρ 0 g(r) dr (Fig. 1.21). Le produit 4πr
2
ρ 0 g(r) est la fonction de distribution radiale (FDR). Pratiquement, on utilise plutôt la fonction de
corrélation T(r) = 4πrρ 0 g(r) car T(r) se déduit de la fonction expérimentale
I(Q) par transformation de Fourier [32]. La figure 1.22 montre, dans le cas
de la silice, la fonction de corrélation déterminée à partir de l’intensité de
4π
θ
sin
λ
-------------------n
V
--- -
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d’oxydes formateurs et modificateurs, et d’oxygènes pontants et nonpontants, s’accorde relativement bien avec les observations expérimentales sur la viscosité. En particulier les influences des oxydes alcalins, de
l’anhydride borique et de l’alumine sur cette propriété ont pu être interprétées à partir de ce modèle.
Pour obtenir des informations plus « directes » sur la structure des verres c’est-à-dire sur la distribution spatiale des atomes qui les composent,
diverses méthodes expérimentales ont été mises en œuvre [29].
4.1. Diffusion des rayons X et des neutrons
La démarche la plus classique consiste à exploiter les résultats obtenus
par des expériences de diffraction des rayonnements de longueur d’onde
du même ordre de grandeur que les distances interatomiques. Les rayonnements utilisés sont des faisceaux électromagnétiques (rayons X) ou particulaires (neutrons). Les interactions des neutrons et des rayons X avec
la matière ne sont pas de même nature [30]. Dans le cas d’un faisceau de
rayons X, ce sont les électrons de la matière qui se mettent à osciller et à
rayonner à la même fréquence que l’onde électromagnétique incidente.
L’intensité diffusée par la matière est donc une fonction simple du numéro
atomique (nombre d’électrons) : plus il y a d’électrons, plus l’amplitude de
diffraction est forte. Dans le cas d’un faisceau de neutrons, il y a interaction avec le noyau atomique. La proportion de neutrons diffractés (section
efficace) dépend de manière complexe des niveaux d’énergie nucléaire. Ces
différences signifient que les deux techniques peuvent être considérées
comme complémentaires plutôt que rivales.
Qu’on parte d’un faisceau incident de rayons X ou d’un faisceau de neutrons, on enregistre habituellement l’intensité diffusée I en fonction de la
norme du vecteur de diffusion Q =
où λ est la longueur d’onde et
θ l’angle de diffusion. La figure 1.20 montre par exemple la fonction de
diffusion neutronique I(Q) pour la silice vitreuse [31].
Dans un milieu désordonné, la densité moyenne d’atomes est ρ 0 =
où n est le nombre total d’atomes dans le volume V. À la distance r d’un
atome origine A, la densité radiale ρ est ρ 0 g(r). La fonction g(r), rapport
entre la densité à la distance r et la densité moyenne, est appelée la fonction de distribution de paires. Le nombre d’atomes contenus dans une
pellicule limitée par les sphères de rayons r et r + dr centrées sur A est
N = 4πr
2
ρ 0 g(r) dr (Fig. 1.21). Le produit 4πr
2
ρ 0 g(r) est la fonction de distribution radiale (FDR). Pratiquement, on utilise plutôt la fonction de
corrélation T(r) = 4πrρ 0 g(r) car T(r) se déduit de la fonction expérimentale
I(Q) par transformation de Fourier [32]. La figure 1.22 montre, dans le cas
de la silice, la fonction de corrélation déterminée à partir de l’intensité de
4π
θ
sin
λ
-------------------n
V
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