Émission X induite par particules chargées (PIXE) : applications

Let article a pour but de fournir les informations pratiques et nécessaires à la mise en œuvre de la technique d’analyse PIXE dont les bases théoriques ont été exposées précédemment (article Émission X induite par particules chargées (PIXE) : théorie En principe, elle est simple à mettre en œuvre, puisqu’il suffit de placer un échantillon dans le faisceau, sans préparation particulière en dehors de sa mise sous vide, pour obtenir en quelques minutes une composition qualitative. En réalité, pour obtenir des résultats quantitatifs précis et optimiser la sensibilité, un certain nombre de précautions expérimentales doivent être prises quant à la forme de l’échantillon (solide, poudre déposée en couche mince ou frittée, liquide déshydraté ou préconcentré), à ses caractéristiques physiques (conductivité, état de surface...) et, enfin, au type de faisceau utilisé (ion, énergie, flux) ainsi qu’à la géométrie d’analyse. Depuis quelques années, la contrainte de la mise sous vide a même pu être levée puisque des faisceaux extraits à l’air sont maintenant disponibles, ce qui permet, entre autres, d’analyser des objets très encombrants à pression atmosphérique, notamment dans le domaine de l’art. Tous ces aspects seront développés dans le paragraphe « Instrumentation ».

Le chapitre suivant sera consacré aux traitements nécessaires à l’expression des concentrations à partir des résultats expérimentaux. Les codes actuels de déconvolution des spectres de fluorescence X permettent de résoudre la plupart des situations en cible mince et d’obtenir des résultats quantitatifs absolus sans faire appel à des échantillons standards. Les rendements d’émission X sont, en effet, bien connus ainsi que la réponse des détecteurs à semi-conducteur. Ces codes permettent également de travailler en cible épaisse, situation où interviennent des effets de matrice sous forme de ralentissement des projectiles et d’atténuation du rayonnement X émis. Ces phénomènes peuvent être modélisés de manière assez simple et l’analyse en cible épaisse est de plus en plus utilisée dans des cas où aucune alternative n’est possible.

Grâce à sa nature multiélémentaire, la méthode mettant en œuvre des microfaisceaux permet de cartographier plus d’une dizaine d’éléments au cours de la même analyse avec des dimensions de balayage variant de 20 µm à 2 mm et une résolution spatiale optimale de l’ordre de quelques centaines de nanomètres. L’utilisation de telles lignes de faisceaux est décrite dans ce traité (article Microsonde nucléaire[P 2 563]).

Quelques exemples d’application pris dans des disciplines aussi diverses que les sciences de la vie et l’environnement, les sciences de la Terre, les sciences des matériaux, l’archéométrie... sont présentés dans la dernière partie de l’article.

Les bases théoriques de la méthode ont été présentées dans l’article Émission X induite par particules chargées (PIXE) : théorie.