Un diffractomètre de Rayons-X est principalement constitués de 4 éléments : un tube à rayons X, un porte-échantillon, un détecteur de rayons X et un Goniomètre ou un détecteur CCD.
1- Tous les atomes ont un nombre fixe d’électrons. Ces électrons sont disposés en orbitales autour du noyau.
2- Ces électrons sont disposés en orbitales autour du noyau. L’énergie dispersive XRF (EDXRF) travail généralement sur l’activité dans les trois premières orbitales d’électrons, les lignes K, L et M.
3- Les photons primaires du tube à rayons X disposent d’une énergie suffisamment élevée pour arracher les électrons des orbitales les plus internes, ce qui crée une vacance (1). Un électron provenant d’un orbital externe se déplacera dans l’espace nouvellement vacant à l’orbite interne pour retrouver la stabilité dans l’atome (2).
4- Lorsque l’électron de l’orbital externe se déplace dans l’orbite interne, il libère de l’énergie sous la forme d’un photon à rayons X secondaire.
Un filtrage est obligatoire pour produire les rayons X monochromatiques nécessaires à la diffraction. Le cuivre est le matériau cible le plus couramment utilisé pour la diffraction monocristalline. Ces rayons X sont collimatés et dirigés sur l’échantillon. Lors de la rotation de l’échantillon et du détecteur, l’intensité des rayons X est collectée sous forme de pics dans un spectre. Lorsque la géométrie des rayons X incidents interagissant avec l’échantillon satisfait à l’équation de Bragg, une interférence se produit et provoque un pic d’intensité particulière. Un détecteur et une chaine de traitement du signal de rayon le convertit en un taux de comptage qui est ensuite utilisé par un logiciel d’affichage et de traitement de données.
Le système mécanique d’un diffractomètre de rayons X est conçu pour que l’échantillon tourne dans le trajet du faisceau de rayons X collimaté selon un angle alors que le détecteur de rayons X est lui monté sur un bras pour collecter les rayons X diffractés, soit en tournant avec angle de 2θ. Cet ensemble qui maintient l’angle tout en pivotant l’échantillon est un goniomètre.
Pour conserver ces performances tout en étant suffisamment miniaturisé pour être portable, il est possible d’utiliser une autre technologie, la XRD par lame vibrante.
La XRD par lame vibrante est une technique d’analyse qui utilise la diffraction des rayons X sur des échantillons en poudre. Le principe est le suivant : deux lames métalliques sont mises en vibration à leur fréquence de résonance par un effet piézoélectrique. Lorsque les lames sont en contact avec l’échantillon, la fréquence de vibration change en fonction de la structure cristalline du matériau. Un détecteur à CCD mesure l’intensité des rayons X diffractés par les lames et l’échantillon, ce qui permet de déterminer la composition minéralogique de l’échantillon.
Le Fenix d’eXaminart est un instrument portable qui combine la XRD par lame vibrante et la fluorescence des rayons X (XRF) pour caractériser rapidement et facilement des échantillons en poudre. Le Fenix utilise une technologie inspirée de l’instrument XRD/XRF déployé sur Mars par le rover Curiosity de la NASA. Il présente des avantages uniques par rapport aux instruments XRD conventionnels : petite taille, transportabilité, faible consommation d’énergie, facilité d’utilisation. Le Fenix est adapté pour des applications en laboratoire, en laboratoire mobile ou sur le terrain. Il peut être utilisé pour des analyses de routine ou pour des recherches innovantes dans des domaines variés comme la géologie, la chimie, la pharmacie, l’archéologie ou le patrimoine culturel.
