La spectroscopie d'absorption des rayons X est un outil puissant pour analyser la structure locale et les propriétés électroniques des atomes d'un matériau, tandis que ses propriétés de mesure sont garanties par une source de rayonnement synchrotron et une technologie de monochromisation sophistiquée.

I. source de rayonnement synchrotron: source idéale de rayons X à haute luminosité

Les avantages offerts par les sources de rayonnement synchrotron pour la mesure spectrale d'absorption des rayons X par rapport aux Tubes à rayons X traditionnels:

Haute luminosité: le rayonnement synchrotron produit des rayons X des milliards de fois plus intenses que les tubes à rayons X de laboratoire, ce qui permet de mesurer des échantillons minces (tels que des solutions, des films minces, des matériaux dopés à faible concentration) et d'obtenir des données de haute qualité.

Large spectre continu: le rayonnement synchrotron fournit une couverture de longueur d'onde continue de l'infrarouge aux rayons X durs, permettant à l'utilisateur de choisir librement l'énergie de bord d'absorption d'un élément particulier pour des mesures précises.

Haute quasi - rectitude: le parallélisme du faisceau de rayons X résultant favorise la focalisation ultérieure du faisceau et le traitement de monochromisation, améliorant la qualité du signal.

Polarisabilité et structure temporelle: ses propriétés naturelles de polarisation linéaire peuvent être utilisées pour étudier les matériaux anisotropes, tandis que la structure temporelle pulsée facilite l'étude des processus dynamiques résolus dans le temps.

Ce sont ces propriétés qui font du rayonnement synchrotron une plate - forme pour l'acquisition de données spectrales d'absorption des rayons X à haut rapport signal sur bruit et à haute résolution énergétique.

II. Technologie de monochromisation: la clé du spectre continu à la lumière monochromatique

La "lumière blanche" à large spectre émise par le rayonnement synchrotron ne peut pas être utilisée directement pour la mesure spectroscopique d'absorption des rayons X et doit être raffinée au moyen d'un monochromateur en rayons X monochromatiques à énergie unique et réglables en continu. Le monochromateur cristallin est le composant central pour accomplir cette tâche.

Le principe de base est la Diffraction de Bragg: lorsqu'un rayonnement X continu frappe la surface du cristal avec un angle d'incidence θ, seule une longueur d'onde spécifique (λ) satisfaisant à l'équation de Bragg nλ = 2dsinθ est fortement diffractée. Où D est l'espacement cristallin des cristaux et n est la progression de diffraction.

En faisant pivoter avec précision l'angle cristallin (θ), on peut faire varier en continu l'énergie (e∝1 / λ) des rayons X sortants, ce qui permet un balayage précis des arêtes d'absorption d'un élément particulier.

Les combinaisons cristallines couramment utilisées sont si (111) et si (311):

Si (111): fournit une intensité de diffraction élevée et une résolution énergétique modérée, ce qui est la plupart des mesures conventionnelles.

Si (311): avec une résolution énergétique plus élevée, capable de distinguer des caractéristiques spectrales plus fines, mais avec une intensité de diffraction relativement faible.

Les monochromateurs utilisent généralement un arrangement bicristallin, c'est - à - dire deux blocs de cristaux placés en parallèle, une telle conception permettant d'assurer que le faisceau sortant, après monochromisation, se propage dans une direction parallèle au faisceau incident, préservant ainsi la stabilité de la ligne de faisceau.

conclusion

La source de rayonnement synchrotron, combinée à la technologie de monochromisation cristalline, constitue la pierre angulaire des spectromètres d'absorption des rayons X modernes. Le premier fournit un faisceau lumineux de « matière première» à haute intensité et à énergie réglable en continu, tandis que le second agit comme un « filtre d'énergie» sophistiqué à partir duquel des rayons X purs, uniques et à énergie contrôlée avec précision sont extraits, permettant finalement aux scientifiques de détecter les mystères protoniques et électroniques à l'intérieur de la matière avec une grande précision.