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12 • Méthode du cristal tournant
12.7 MONOCHROMATEUR À CRISTAL
Dans les méthodes de diffraction utilisant une radiation monochromatique, le choix
d’un filtre pour éliminer la radiation K b est un palliatif souvent insuffisant. Il subsiste dans le spectre les grandes et les faibles longueurs d’onde qui peuvent exciter
un rayonnement de fluorescence dans l’échantillon. De plus, la superposition des
radiations K a1 et K a2 complique l’interprétation des spectres.
La solution consiste à utiliser un monochromateur qui isole la radiation choisie.
On peut utiliser une réflexion cristalline sur une famille de plans réticulaires telle
que la relation de Bragg : n · l = 2 · d hkl · sin u soit satisfaite pour la radiation K a1
choisie. Les harmoniques l/2l/3, l/n, ... sont des radiations du fond continu, donc
d’intensités beaucoup plus faibles que celle de la raie K a1 . L’inconvénient est que
les temps de pose sont beaucoup plus longs avec un monochromateur à cristal plan
qu’avec un filtre. Pour augmenter l’ouverture du faisceau utile (et son énergie), on
peut utiliser un cristal courbé mécaniquement où les plans réticulaires diffractants
ont la forme d’un cylindre de révolution. Il existe divers types de monochromateurs
et nous ne décrirons que le modèle le plus courant qui est le modèle Johansson.
12.7.1 Monochromateur Johansson
Dans un bloc cristallin on taille une lame à faces parallèles, cylindrique, de rayon 2R
dont les génératrices sont parallèles aux plans
réticulaires.
On l’applique au moyen d’une presse sur un
cylindre M de rayon R. Le rayon de courbure des plans réticulaires est donc 2R. Tous
les rayons issus de S font avec les plans réticulaires le même angle u. Les normales
aux plans réticulaires passent par le centre
de courbure de la lame N. Tous les angles
SPN sont égaux à p/2 − u. De même tous
les angles NPF des rayons diffractés valent
p/2 − u et donc tous les rayons diffractés
convergent vers F qui donne une image monochromatique et stigmatique de S.
Figure 12.12
Or SA = H = 2R · sin u et n · l = 2 · d hkl · sin u. Donc la distance entre la source
et le centre de la lame doit être égale à :
H = R
l
d hkl
Si la source S est le foyer du tube, l’énergie concentrée en F est très importante.
Les lames utilisées doivent bien supporter la taille, la courbure élastique et posséder
12 • Méthode du cristal tournant
12.7 MONOCHROMATEUR À CRISTAL
Dans les méthodes de diffraction utilisant une radiation monochromatique, le choix
d’un filtre pour éliminer la radiation K b est un palliatif souvent insuffisant. Il subsiste dans le spectre les grandes et les faibles longueurs d’onde qui peuvent exciter
un rayonnement de fluorescence dans l’échantillon. De plus, la superposition des
radiations K a1 et K a2 complique l’interprétation des spectres.
La solution consiste à utiliser un monochromateur qui isole la radiation choisie.
On peut utiliser une réflexion cristalline sur une famille de plans réticulaires telle
que la relation de Bragg : n · l = 2 · d hkl · sin u soit satisfaite pour la radiation K a1
choisie. Les harmoniques l/2l/3, l/n, ... sont des radiations du fond continu, donc
d’intensités beaucoup plus faibles que celle de la raie K a1 . L’inconvénient est que
les temps de pose sont beaucoup plus longs avec un monochromateur à cristal plan
qu’avec un filtre. Pour augmenter l’ouverture du faisceau utile (et son énergie), on
peut utiliser un cristal courbé mécaniquement où les plans réticulaires diffractants
ont la forme d’un cylindre de révolution. Il existe divers types de monochromateurs
et nous ne décrirons que le modèle le plus courant qui est le modèle Johansson.
12.7.1 Monochromateur Johansson
Dans un bloc cristallin on taille une lame à faces parallèles, cylindrique, de rayon 2R
dont les génératrices sont parallèles aux plans
réticulaires.
On l’applique au moyen d’une presse sur un
cylindre M de rayon R. Le rayon de courbure des plans réticulaires est donc 2R. Tous
les rayons issus de S font avec les plans réticulaires le même angle u. Les normales
aux plans réticulaires passent par le centre
de courbure de la lame N. Tous les angles
SPN sont égaux à p/2 − u. De même tous
les angles NPF des rayons diffractés valent
p/2 − u et donc tous les rayons diffractés
convergent vers F qui donne une image monochromatique et stigmatique de S.
Figure 12.12
Or SA = H = 2R · sin u et n · l = 2 · d hkl · sin u. Donc la distance entre la source
et le centre de la lame doit être égale à :
H = R
l
d hkl
Si la source S est le foyer du tube, l’énergie concentrée en F est très importante.
Les lames utilisées doivent bien supporter la taille, la courbure élastique et posséder