17.3 Spectrométrie d’émission, fluorescence X
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Dans ce type de spectromètre,
on utilise des anticathodes, souvent
en rhodium, à haut rendement et à
anode frontale. Les électrons, émis
par une cathode annulaire, sont focalisés sur l’anode par une optique
électronique. Les photons émis traversent une fenêtre de béryllium
puis un filtre primaire. Les photons
secondaires, émis par l’échantillon,
traversent un diaphragme puis un
collimateur avant de parvenir sur le cristal analyseur qui sépare les différentes longueurs d’onde selon la loi de Bragg nl = 2 · d · sin u. Le détecteur, dont la rotation
est couplée à celle du cristal analyseur par un train d’engrenages u − 2u, mesure
l’intensité I(l) du faisceau. Les spectromètres sont munis de plusieurs cristaux analyseurs montés sur un barillet. Le cristal est sélectionné en fonction de la gamme des
longueurs d’onde étudiées. Les cristaux les plus utilisés sont le LiF en tailles (100)
ou (110) utilisé dans les ordres 1 et 2, et le PET (pentaérythritol C(CH 2 OH) 4 ). Le
détecteur (compteur à scintillation ou compteur à flux de gaz pour les éléments légers) est suivi d’une électronique de mise en forme et de discriminateurs en énergie.
Pour éviter la fluorescence de l’air, tout le système peut être placé sous vide. Les
échantillons en poudre sont pastillés sous une presse ou frittés. Les liants utilisés ne
contiennent que des éléments légers et invisibles en fluorescence (borax, tétraborate
de lithium). On utilise aussi la technique de la perle : par fusion avec un fondant
(borax), on obtient une solution solide très homogène.
K
A
θ
θ
Tube à
rayons X
Détecteur
Echantillon
Cristal
analyseur
En analyse quantitative, l’analyseur et le détecteur sont positionnés sur la réflexion
d’une raie de l’élément étudié. Les intensités, mesurées sur une série d’échantillons,
peuvent être converties en concentrations de l’élément.
En analyse qualitative, on donne à l’analyseur et au détecteur une rotation uniforme et on enregistre les intensités diffusées. Il suffit d’identifier les raies caractéristiques pour identifier les éléments contenus dans l’échantillon.
17.3.2 Fluorescences primaires et secondaires
a) Fluorescence primaire
Sur la figure est représentée la courbe d’absorption m du fer qui présente une discontinuité l KFe et les raies Ka Fe et K bFe ainsi que la
courbe d’émission du générateur. Seuls les photons ayant une longueur d’onde inférieure à l KFe
peuvent ioniser le niveau K du fer. Ceci correspond à la fluorescence primaire qui est la seule
à considérer pour un corps pur.
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Dans ce type de spectromètre,
on utilise des anticathodes, souvent
en rhodium, à haut rendement et à
anode frontale. Les électrons, émis
par une cathode annulaire, sont focalisés sur l’anode par une optique
électronique. Les photons émis traversent une fenêtre de béryllium
puis un filtre primaire. Les photons
secondaires, émis par l’échantillon,
traversent un diaphragme puis un
collimateur avant de parvenir sur le cristal analyseur qui sépare les différentes longueurs d’onde selon la loi de Bragg nl = 2 · d · sin u. Le détecteur, dont la rotation
est couplée à celle du cristal analyseur par un train d’engrenages u − 2u, mesure
l’intensité I(l) du faisceau. Les spectromètres sont munis de plusieurs cristaux analyseurs montés sur un barillet. Le cristal est sélectionné en fonction de la gamme des
longueurs d’onde étudiées. Les cristaux les plus utilisés sont le LiF en tailles (100)
ou (110) utilisé dans les ordres 1 et 2, et le PET (pentaérythritol C(CH 2 OH) 4 ). Le
détecteur (compteur à scintillation ou compteur à flux de gaz pour les éléments légers) est suivi d’une électronique de mise en forme et de discriminateurs en énergie.
Pour éviter la fluorescence de l’air, tout le système peut être placé sous vide. Les
échantillons en poudre sont pastillés sous une presse ou frittés. Les liants utilisés ne
contiennent que des éléments légers et invisibles en fluorescence (borax, tétraborate
de lithium). On utilise aussi la technique de la perle : par fusion avec un fondant
(borax), on obtient une solution solide très homogène.
K
A
θ
θ
Tube à
rayons X
Détecteur
Echantillon
Cristal
analyseur
En analyse quantitative, l’analyseur et le détecteur sont positionnés sur la réflexion
d’une raie de l’élément étudié. Les intensités, mesurées sur une série d’échantillons,
peuvent être converties en concentrations de l’élément.
En analyse qualitative, on donne à l’analyseur et au détecteur une rotation uniforme et on enregistre les intensités diffusées. Il suffit d’identifier les raies caractéristiques pour identifier les éléments contenus dans l’échantillon.
17.3.2 Fluorescences primaires et secondaires
a) Fluorescence primaire
Sur la figure est représentée la courbe d’absorption m du fer qui présente une discontinuité l KFe et les raies Ka Fe et K bFe ainsi que la
courbe d’émission du générateur. Seuls les photons ayant une longueur d’onde inférieure à l KFe
peuvent ioniser le niveau K du fer. Ceci correspond à la fluorescence primaire qui est la seule
à considérer pour un corps pur.