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Partie 2 • Méthodes spectrométriques
de l’échantillon. À condition d’apprécier correctement l’influence de la matrice, surtout si
la prise d’essai n’est pas homogène, les résultats peuvent être aussi précis qu’en absorption
ou émission atomique.
générateur
de rayons X
Spectrométrie à dispersion
en énergie (ED-XRF)
Spectrométrie à dispersion
en longueurs d'onde (WD-XRF)
détecteur mobile ou détecteurs fixes
cristal tournant
collimateur
échantillon
1
2
rayons X
primaires
rayons X
secondaires
détecteur sensible
à l'énergie des photons X
Figure 12.1 Fluorescence X.
L’échantillon, soumis à l’excitation d’une source primaire de rayons X émet un rayonnement de fluorescence qui peut conduire à deux types de spectres réunis ici sur la figure :
1) Spectre en énergie (ED−XRF) obtenu directement au moyen d’une diode dont le signal diffère selon l’énergie de chaque photon incident ; 2) Spectre en longueur d’onde
(WD−XRF) obtenu par rotation d’un cristal faisant office de réseau (montage goniométrique comportant un (ou plusieurs) détecteur mobile. Cependant, énergie et longueur
d’onde étant reliés (relation 12.2), on présente les spectres en unités d’énergie (eV),
quel que soit le mode de détection.
12.2 LE SPECTRE DE FLUORESCENCE X
La fluorescence X d’un atome isolé résulte d’un processus en deux temps :
➤ photoionisation de l’atome, au cours de laquelle l’impact du photon extérieur incident
se traduit par l’arrachement d’un électron interne de l’atome, tel un électron K si le
photon a suffisamment d’énergie. Cet effet photoélectrique conduit à l’émission d’un
photoélectron (fig. 12.2) et à un atome ionisé par suite d’une lacune interne.
L’énergie de chaque photoélectron a pour valeur la différence entre l’énergie du photon X
incident et celle du niveau occupé initialement par l’électron éjecté. Le spectre énergétique
des photoélectrons émis est obtenu par la méthode ESCA.
➤ stabilisation de l’atome ionisé, qui correspond à la ré-émission de tout ou partie de
l’énergie acquise au cours de l’excitation. La lacune créée précédemment est suivie
d’une réorganisation quasi instantanée (en 10
−16 s) des électrons situés dans les différents niveaux de cet atome ionisé, ce qui le ramène très vite vers un état de faible énergie.
Des réarrangements en cascade sont observés pour les atomes lourds, à la différence des
éléments légers dont les électrons se répartissent sur un nombre plus restreint de niveaux
de base.
Partie 2 • Méthodes spectrométriques
de l’échantillon. À condition d’apprécier correctement l’influence de la matrice, surtout si
la prise d’essai n’est pas homogène, les résultats peuvent être aussi précis qu’en absorption
ou émission atomique.
générateur
de rayons X
Spectrométrie à dispersion
en énergie (ED-XRF)
Spectrométrie à dispersion
en longueurs d'onde (WD-XRF)
détecteur mobile ou détecteurs fixes
cristal tournant
collimateur
échantillon
1
2
rayons X
primaires
rayons X
secondaires
détecteur sensible
à l'énergie des photons X
Figure 12.1 Fluorescence X.
L’échantillon, soumis à l’excitation d’une source primaire de rayons X émet un rayonnement de fluorescence qui peut conduire à deux types de spectres réunis ici sur la figure :
1) Spectre en énergie (ED−XRF) obtenu directement au moyen d’une diode dont le signal diffère selon l’énergie de chaque photon incident ; 2) Spectre en longueur d’onde
(WD−XRF) obtenu par rotation d’un cristal faisant office de réseau (montage goniométrique comportant un (ou plusieurs) détecteur mobile. Cependant, énergie et longueur
d’onde étant reliés (relation 12.2), on présente les spectres en unités d’énergie (eV),
quel que soit le mode de détection.
12.2 LE SPECTRE DE FLUORESCENCE X
La fluorescence X d’un atome isolé résulte d’un processus en deux temps :
➤ photoionisation de l’atome, au cours de laquelle l’impact du photon extérieur incident
se traduit par l’arrachement d’un électron interne de l’atome, tel un électron K si le
photon a suffisamment d’énergie. Cet effet photoélectrique conduit à l’émission d’un
photoélectron (fig. 12.2) et à un atome ionisé par suite d’une lacune interne.
L’énergie de chaque photoélectron a pour valeur la différence entre l’énergie du photon X
incident et celle du niveau occupé initialement par l’électron éjecté. Le spectre énergétique
des photoélectrons émis est obtenu par la méthode ESCA.
➤ stabilisation de l’atome ionisé, qui correspond à la ré-émission de tout ou partie de
l’énergie acquise au cours de l’excitation. La lacune créée précédemment est suivie
d’une réorganisation quasi instantanée (en 10
−16 s) des électrons situés dans les différents niveaux de cet atome ionisé, ce qui le ramène très vite vers un état de faible énergie.
Des réarrangements en cascade sont observés pour les atomes lourds, à la différence des
éléments légers dont les électrons se répartissent sur un nombre plus restreint de niveaux
de base.