Diffusion des rayons X aux petits angles

La diffusion des rayons X aux petits angles est une technique expérimentale qui permet d'étudier les propriétés structurelles des matériaux à une échelle allant de 1 à 100 nm.



Catégories :

Spectroscopie - Mesure physique - Métrologie - Rayons X

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La diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS de l'anglais : Small Angles X-rays Scattering) est une technique expérimentale qui permet d'étudier les propriétés structurelles des matériaux à une échelle allant de 1 à 100 nm. Cette technique se base sur l'interaction élastique des photons avec les nuages électroniques. Les photons sont diffusés en traversant l'échantillon et fournissent des informations sur la fluctuation des densités électroniques dans la matière hétérogène.

Principe

Le rayonnement monochromatique incident de vecteur d'onde ki traverse l'échantillon. L'intensité diffusée est collectée selon l'angle de diffusion θ. Les interactions élastiques sont caractérisées par un transfert d'énergie nul si bien que le module du vecteur d'onde diffusé kf est égal au module du vecteur d'onde incident | ki | = | kf |. L'intensité diffusée dépend du vecteur de diffusion q = kikf défini par :

q=\frac{4\pi}{\lambda}\sin{\frac{\theta}{2}}

θ est l'angle de diffusion et λ la longueur d'onde du faisceau incident. L'intensité diffusée I (q) est mesurée à des angles particulièrement petits ce qui permet d'étudier les tailles caractéristiques allant des distances cristallographiques (quelques angströms) aux distances colloïdales (0, 1 microns).

L'intensité d'une solution de particules est donnée par I (q) = Δρ2ΦVVPP (q) S (q) Δρ2 est le contraste, ΦV est la fraction volumique des particules et VP le volume d'une particule sèche. P (q) est le facteur de forme de la particule et ne dépend que de sa géométrie. S (q) est le facteur de structure et décrit les corrélations entre particules ; ce terme intervient quand les molécules sont ordonnées par exemple.

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