9.2 Spectre d’une anticathode
111
Si la couche K est ionisée, l’atome est dans un état caractérisé par une énergie E K .
La lacune électronique créée va être comblée par un électron venant d’une couche
plus externe de l’atome.
Une série est caractérisée par le nom du niveau d’arrivée (niveau ionisé) :
une transition L → K est notée K a , une transition M → K est notée K b . . .
Les énergies entre les orbitales d’un même niveau sont très voisines, ce qui conduit
à la formation de multiplets de longueurs d’onde voisines :
K a1 ⇒ K − L 3 , K a2 ⇒ K − L 2 ; K b1 ⇒ K − M 3 ; K
I
b2 ⇒ K − N 3 ; K
II
b2 ⇒ K − N 2 . . .
On montre en physique atomique que les transitions permises (celles qui ont une
probabilité non nulle), satisfont aux règles de sélection suivantes :
Dn 1, D = ±1, Dj = 0, ±1
La limite d’une série correspond au saut d’un électron non lié sur le niveau ionisé ;
la longueur d’onde limite d’une série est donc égale à : l K = h · c/E K .
Pour qu’une série S (S = K, L, M...) soit émise, il faut que l’énergie des électrons
incidents soit supérieure à E S , c’est-à-dire que la différence de potentiel accélératrice
soit supérieure au seuil V S d’ionisation du niveau S.
L’intensité d’une raie est proportionnelle à la probabilité de transition de l’électron entre le niveau initial et le niveau final. Pour les raies Ka1 et Ka2 le niveau
d’arrivée est le même, les niveaux de départ ont sensiblement la même énergie mais
la population du niveau 2p
5/2 (4 électrons) est double de celle du niveau 2p
3/2
. L’intensité de la raie K a1 est sensiblement le double de celle de la raie K a2 si le numéro
atomique z est compris entre 20 et 50. Pour la même gamme de valeurs de z, on a
aussi : I Kb ≈ 0, 2 · I Ka1 .
Les longueurs d’onde caractéristiques des principales anticathodes utilisées en radiocristallographie sont indiquées dans le tableau 9.1. (La valeur retenue en métrologie pour la radiation l Ka1Cu est 1,540597415 Å.)
Tableau 9.1 Longueurs d’onde
Anticathode
Longueurs d’onde (Å)
Seuil V K
Nature
Z
K a2 − K a1
K b
Limite K
(volt)
Chrome
24 2, 2935 − 2, 2896 2,0848
2,070
5950
Fer
26 1, 9399 − 1, 9360 1,7565
1,743
7100
Cobalt
27 1, 7928 − 1, 7889 1,6208
1,608
7700
Nickel
28 1, 6616 − 1, 6578 1,5001
1,488
8300
Cuivre
29 1, 5443 − 1, 5406 1,3922
1,380
9000
Molybdène 42 0, 7135 − 0, 7093 0,6323
0,6198
20000
Tungstène
74 0, 2138 − 0, 2090 0,1844
0,1783
69500
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Si la couche K est ionisée, l’atome est dans un état caractérisé par une énergie E K .
La lacune électronique créée va être comblée par un électron venant d’une couche
plus externe de l’atome.
Une série est caractérisée par le nom du niveau d’arrivée (niveau ionisé) :
une transition L → K est notée K a , une transition M → K est notée K b . . .
Les énergies entre les orbitales d’un même niveau sont très voisines, ce qui conduit
à la formation de multiplets de longueurs d’onde voisines :
K a1 ⇒ K − L 3 , K a2 ⇒ K − L 2 ; K b1 ⇒ K − M 3 ; K
I
b2 ⇒ K − N 3 ; K
II
b2 ⇒ K − N 2 . . .
On montre en physique atomique que les transitions permises (celles qui ont une
probabilité non nulle), satisfont aux règles de sélection suivantes :
Dn 1, D = ±1, Dj = 0, ±1
La limite d’une série correspond au saut d’un électron non lié sur le niveau ionisé ;
la longueur d’onde limite d’une série est donc égale à : l K = h · c/E K .
Pour qu’une série S (S = K, L, M...) soit émise, il faut que l’énergie des électrons
incidents soit supérieure à E S , c’est-à-dire que la différence de potentiel accélératrice
soit supérieure au seuil V S d’ionisation du niveau S.
L’intensité d’une raie est proportionnelle à la probabilité de transition de l’électron entre le niveau initial et le niveau final. Pour les raies Ka1 et Ka2 le niveau
d’arrivée est le même, les niveaux de départ ont sensiblement la même énergie mais
la population du niveau 2p
5/2 (4 électrons) est double de celle du niveau 2p
3/2
. L’intensité de la raie K a1 est sensiblement le double de celle de la raie K a2 si le numéro
atomique z est compris entre 20 et 50. Pour la même gamme de valeurs de z, on a
aussi : I Kb ≈ 0, 2 · I Ka1 .
Les longueurs d’onde caractéristiques des principales anticathodes utilisées en radiocristallographie sont indiquées dans le tableau 9.1. (La valeur retenue en métrologie pour la radiation l Ka1Cu est 1,540597415 Å.)
Tableau 9.1 Longueurs d’onde
Anticathode
Longueurs d’onde (Å)
Seuil V K
Nature
Z
K a2 − K a1
K b
Limite K
(volt)
Chrome
24 2, 2935 − 2, 2896 2,0848
2,070
5950
Fer
26 1, 9399 − 1, 9360 1,7565
1,743
7100
Cobalt
27 1, 7928 − 1, 7889 1,6208
1,608
7700
Nickel
28 1, 6616 − 1, 6578 1,5001
1,488
8300
Cuivre
29 1, 5443 − 1, 5406 1,3922
1,380
9000
Molybdène 42 0, 7135 − 0, 7093 0,6323
0,6198
20000
Tungstène
74 0, 2138 − 0, 2090 0,1844
0,1783
69500