Spectroscopie des rayons XLa spectroscopie des rayons X rassemble plusieurs techniques de caractérisation spectroscopique de matériaux par excitation par rayons X. Trois familles de techniques sont le plus souvent utilisées. Selon les phénomènes mis en jeu, on distingue trois classes : L'analyse se fait par l'une des deux méthodes suivantes : analyse dispersive en énergie (Energy-dispersive x-ray analysis (EDXA) en anglais) ; analyse dispersive en longueur d'onde (Wavelength dispersive x-ray analysis (WDXA) en anglais).
Spectrométrie de fluorescence des rayons Xthumb|Analyseur portatif (Olympus Delta Professional XRF donnant la quantité de contaminants métalliques ou métalloïdes dans le sol. contaminants préoccupants recherchés sont ici le plomb, le mercure, le cadmium et l'arsenic. La spectrométrie de fluorescence des rayons X (SFX ou FX, ou en anglais XRF pour X-ray fluorescence) est une technique d'analyse chimique utilisant une propriété physique de la matière, la fluorescence de rayons X.
Rayon Xvignette|upright|Une des premières radiographies, prise par Wilhelm Röntgen. alt=Rayon X des poumons humains|vignette|189x189px|Rayon X des poumons humains. Les rayons X sont une forme de rayonnement électromagnétique à haute fréquence constitué de photons dont l'énergie varie d'une centaine d'eV (électron-volt), à plusieurs MeV. Ce rayonnement a été découvert en 1895 par le physicien allemand Wilhelm Röntgen, qui a reçu pour cela le premier prix Nobel de physique ; il lui donna le nom habituel de l'inconnue en mathématiques, X.
Spectrométrie photoélectronique Xvignette|upright=1.4|Machine XPS avec un analyseur de masse (A), des lentilles électromagnétiques (B), une chambre d'ultra-vide (C), une source de rayon X (D) et une pompe à vide (E) La spectrométrie photoélectronique X, ou spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X (en anglais, X-Ray photoelectron spectrometry : XPS) est une méthode de spectrométrie photoélectronique qui implique la mesure des spectres de photoélectrons induits par des photons de rayon X.
Tube à rayons XLes tubes à rayons X sont des dispositifs permettant de produire des rayons X, en général pour trois types d'applications : radiographie et tomographie (, science des matériaux) ; Cristallographie aux rayons X (diffraction de rayons X, voir aussi l'article Diffractomètre) ; analyse chimique élémentaire par spectrométrie de fluorescence des rayons X. Il existe plusieurs types de tubes. Quel que soit le type de tube, la génération des rayons X se fait selon le même principe.
Générateur de rayons XUn générateur de rayons X est un appareil qui est utilisé pour produire des rayons X. Ces appareils sont utilisés dans les domaines de la radiologie humaine, dentaire et industrielle et possèdent des spécifications très variables en fonction de leur application. Un générateur de rayons X est constitué d'un générateur haute tension (entre et plusieurs MV dans les accélérateurs linéaires) qui alimente un tube à rayons X.
Rayon X caractéristiqueUn rayons X caractéristique est émis chaque fois qu'un électron placé sur une couche externe d'un atome comblent un vide d'une couche interne. Les rayons X ainsi libérés sont « caractéristiques » de chaque élément. Les rayons X caractéristiques ont été découverts par Charles Glover Barkla en 1909. Il a ensuite remporté le prix Nobel de physique pour sa découverte en 1917. Les rayons X caractéristiques sont produits lorsqu'un élément est bombardé par des particules de haute énergie, qui peuvent être des photons, des électrons ou des ions (par exemple des protons).
Applied spectroscopyApplied spectroscopy is the application of various spectroscopic methods for the detection and identification of different elements or compounds to solve problems in fields like forensics, medicine, the oil industry, atmospheric chemistry, and pharmacology. A common spectroscopic method for analysis is Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), where chemical bonds can be detected through their characteristic infrared absorption frequencies or wavelengths.
X-ray filterAn X-ray filter is a material placed in front of an X-ray source in order to reduce the intensity of particular wavelengths from its spectrum and selectively alter the distribution of X-ray wavelengths within a given beam. When X-rays hit matter, part of the incoming beam is transmitted through the material and part of it is absorbed by the material. The amount absorbed is dependent on the material's mass absorption coefficient and tends to decrease for incident photons of greater energy.
Spectroscopie RamanLa spectroscopie Raman (ou spectrométrie Raman) et la microspectroscopie Raman sont des méthodes non destructives d'observation et de caractérisation de la composition moléculaire et de la structure externe d'un matériau, qui exploite le phénomène physique selon lequel un milieu modifie légèrement la fréquence de la lumière y circulant. Ce décalage en fréquence dit l'effet Raman correspond à un échange d'énergie entre le rayon lumineux et le milieu, et donne des informations sur le substrat lui-même.
Détecteur à semi-conducteurUn détecteur à semi-conducteur est un détecteur de particules ou de rayons X ou gamma qui s'appuie sur la technologie des semi-conducteurs. Une particule ayant une énergie suffisante, rencontrant un semi-conducteur, va arracher un électron à un atome du cristal en lui cédant une partie ou la totalité de son énergie sous forme d'énergie potentielle (ionisation) et cinétique. Par exemple, un photon créera des électrons libres dans le milieu par effet photoélectrique, effet Compton ou création de paires.
Spectrométrie d'absorption des rayons XLa spectrométrie d'absorption des rayons X est une spectrométrie d'absorption qui aide à déterminer la structure d'un matériau. Elle a l'avantage d'être sélective quant à l'espèce atomique observée. Au début du siècle, la technique de spectroscopie d’absorption des rayons X (XAS) (SAX) n’était pas assez avancée pour représenter le futur de la science. Son avancement est surtout dû à des chercheurs avec énormément de motivation, mais n’ayant pas les capacités d’expliquer la théorie derrière un phénomène.
Microsonde de CastaingLa microsonde de Castaing (en anglais electron probe microanalyser, EPMA) est une méthode d'analyse élémentaire inventée en 1951 par Raimond Castaing. Elle consiste à bombarder un échantillon avec des électrons et à analyser le spectre des rayons X émis par l'échantillon sous cette sollicitation. Lors du bombardement d'un échantillon, certains électrons cèdent une partie de leur énergie cinétique à l'atome, provoquant l'éjection d'un électron de l'atome ; l'atome est dit « excité ».
Détecteur de rayons XLes détecteurs de rayons X sont des dispositifs capables de détecter la présence de rayons X. La technologie de détection des rayons X a fortement progressé depuis leur découverte, passant du simple film photographique à des dispositifs électroniques pouvant donner le flux de rayons X et leur énergie. Les rayons X sont des rayonnements ionisants : ils éjectent des électrons de la matière par effet photoélectrique ou effet Compton. C'est ce phénomène qui est utilisé pour la détection.
Détecteur de particulesvignette|Photographie de rayonnements α détectés dans une chambre à brouillard. Un détecteur de particules est un appareil qui permet de détecter le passage d'une particule et, généralement, d'en déduire différentes caractéristiques (en fonction du type de détecteur) telles que sa masse, son énergie, son impulsion, son spin, ou encore sa charge électrique. Cavité de Faraday Chambre à brouillard Chambre à bulles Chambre à dérive Chambre à étincelles Chambre à fils Chambre d'ionisation Chambre à plaques paral
PhysiqueLa physique est la science qui essaie de comprendre, de modéliser et d'expliquer les phénomènes naturels de l'Univers. Elle correspond à l'étude du monde qui nous entoure sous toutes ses formes, des lois de ses variations et de leur évolution. La physique développe des représentations du monde expérimentalement vérifiables dans un domaine de définition donné. Elle produit plusieurs lectures du monde, chacune n'étant considérée comme précise que jusqu'à un certain point.
Microscopie électronique à balayagethumb|right|Premier microscope électronique à balayage par M von Ardenne thumb|right|Microscope électronique à balayage JEOL JSM-6340F thumb|upright=1.5|Principe de fonctionnement du Microscope Électronique à Balayage La microscopie électronique à balayage (MEB) ou scanning electron microscope (SEM) en anglais est une technique de microscopie électronique capable de produire des images en haute résolution de la surface d’un échantillon en utilisant le principe des interactions électrons-matière.
Microscopie électronique en transmissionvignette|upright=1.5|Principe de fonctionnement du microscope électronique en transmission. vignette|Un microscope électronique en transmission (1976). La microscopie électronique en transmission (MET, ou TEM pour l'anglais transmission electron microscopy) est une technique de microscopie où un faisceau d'électrons est « transmis » à travers un échantillon très mince. Les effets d'interaction entre les électrons et l'échantillon donnent naissance à une image, dont la résolution peut atteindre 0,08 nanomètre (voire ).
Microscope électroniquethumb|Microscope électronique construit par Ernst Ruska en 1933.thumb|Collection de microscopes électroniques anciens (National Museum of Health & Medicine). Un microscope électronique (ME) est un type de microscope qui utilise un faisceau d'électrons pour illuminer un échantillon et en créer une très agrandie. Il est inventé en 1931 par des ingénieurs allemands. Les microscopes électroniques ont un pouvoir de résolution supérieur aux microscopes optiques qui utilisent des rayonnements électromagnétiques visibles.
Astronomie en rayons Xvignette|redresse=2|Les rayons X couvrent le domaine allant d'environ , auquel l'atmosphère est opaque. L’astronomie en (souvent abrégée en ) est la branche de l'astronomie qui consiste à étudier l'émission des objets célestes en . Puisque le est absorbé par l'atmosphère de la Terre, les instruments doivent être envoyés à haute altitude à l'aide de ballons et désormais de fusées. L' fait donc aujourd'hui partie de la recherche spatiale, les détecteurs étant placés à bord de satellites.
