Spectromètres de fluorescence X usuels
Spectrométrie d’émission des rayons X. Fluorescence X

1 - Principes de la spectrométrie d’émission X

• 1.1 - Raies d’émission X
  Figure 1 - Longueurs d’onde et énergies des raies d’émission Kα 1, Lα 1 et Mα, ainsi que des discontinuités d’absorption K, L 1 et M 3, pour les différents éléments en fonction de leur numéro atomique Z Tableau 1
• 1.2 - Différents types de spectromètres X
  Figure 2 - Élargissement ΔE des raies, en fonction de leur énergie, en spectrométrie par sélection d’énergie, pour différents détecteurs
• 1.3 - Procédés d’excitation des spectres X
  Figure 3 - Comparaison des courbes de distribution spectrale des anticathodes de tungstène, de molybdène et de chrome (45 kV) (d’après ) Figure 4 - Variation du coefficient d’absorption massique µ/ ρ du molybdène en fonction de la longueur d’onde λ Figure 5 - Variation du rendement de fluorescence ω en fonction du numéro atomique Z des éléments Figure 6 - Variation de l’intensité relative R d’une raie de fluorescence X d’un élément en fonction de sa concentration C dans une matrice neutre

2 - Spectromètres de fluorescence X usuels

• 2.1 - Constitution des spectromètres à dispersion de longueur d’onde
  Figure 7 - Constitution d’un spectromètre de fluorescence X séquentiel à dispersion en longueur d’onde Figure 8 - Principe d’un spectromètre de fluorescence X simultané à dispersion en longueur d’onde ; seuls deux canaux sont représentés
• 2.2 - Constitution des spectromètres à dispersion d’énergie
  Figure 9 - Constitution d’un spectromètre de fluorescence X à sélection d’énergie Figure 10 - Spectromètre à dispersion d’énergie : excitation par un tube à rayons X (d’après ) Figure 11 - Spectromètre à dispersion d’énergie : excitation par une source radioactive (d’après ) Figure 12 - Principe du spectromètre de fluorescence X à réflexion totale (d’après document Seifert) Tableau 2

3 - Pratique de l’analyse

• 3.1 - Analyses qualitative, quantitative et semi-quantitative
• 3.2 - Préparation des échantillons
• 3.3 - Étalonnage et corrections
• 3.4 - Opérations automatiques et manuelles

4 - Que peut-on attendre de la spectrométrie des rayons X ?

• 4.1 - Éléments envisageables, matrices, teneurs
• 4.2 - Interférences possibles dues à la superposition de raies
  Figure 13 - Transmission du rayonnement X par des filtres équilibrés (pouvant encadrer, par exemple, le doublet Kα du zinc) (d’après ) Figure 14 - Spectre, obtenu en sélection d’énergie, d’un échantillon contenant du silicium, du phosphore, du molybdène et du soufre ; le doublet Kα du soufre peut être dégagé du fond continu, du pic d’échappement et du doublet Lα du molybdène (document Kevex) Tableau 3
• 4.3 - Précision et sensibilité
• 4.4 - Durée et coût
• 4.5 - Comparaison avec les autres méthodes

5 - Exemples

• 5.1 - Industrie minière et cimenteries
  Tableau 4
• 5.2 - Métallurgie
• 5.3 - Chimie et géologie
  Tableau 5 Tableau 6
• 5.4 - Biologie et médecine
• 5.5 - Études de pollution
  Figure 15 - Limites de détection par TXRF des différents éléments dans les résidus de solutions aqueuses Figure 16 - Schéma d’un spectromètre GXERF Tableau 7
• 5.6 - Analyses de surfaces et de couches minces
  Figure 17 - Schéma d’un microscope X analytique avec détail du guide en forme de paraboloïde (Document Oxford Instruments)
• 5.7 - Microscopie X analytique

6 - Conclusion