Spectrométrie d'émission des rayons X. Fluorescence X

Depuis 1895, date de la découverte du rayonnement X par W. Röntgen, les nombreux travaux concernant aussi bien l’émission de ce rayonnement que son interaction avec la matière ont conduit au développement de puissantes méthodes d’analyse, utilisables en laboratoire de recherche ou de contrôle, et même dans certains cas in situ.

• La diffusion des rayons X par la matière permet, notamment par l’observation de phénomènes d’interférence (diffraction), de connaître l’organisation interne de celle-ci, et d’étudier la structure des cristaux et des molécules ; elle permet aussi la détection et l’étude des contraintes et des défauts dans de nombreux matériaux.

• L’absorption du rayonnement X dépendant non seulement de la nature et, dans une moindre mesure, de la structure des matériaux constituant l’absorbant, mais aussi de la longueur d’onde du rayonnement, les techniques spectrométriques sont utilisées avec profit pour l’analyse chimique élémentaire (analyse par spectrométrie X d’absorption) ainsi que pour l’analyse de structure des molécules (Extended X-ray Absorption Fine Structures, ou EXAFS et X-ray Absorption Near Edge Structures, ou XANES).

• Mais ce sont les spectres d’émission qui ont conduit aux techniques les plus performantes pour l’analyse qualitative et quantitative élémentaire de la matière solide ou liquide ; les appareils correspondants diffèrent suivant le procédé d’excitation des spectres :

  • l’excitation électronique (on dit aussi cathodique) est utilisée actuellement, essentiellement, dans les microsondes électroniques et dans les microscopes électroniques analytiques, notamment dans les microscopes électroniques à balayage (voir les articles correspondants dans ce traité) ;

  • l’excitation à l’aide d’un tube à rayons X ou de radioéléments a donné lieu à toute une constellation d’appareils d’analyse que nous étudierons dans cet article. Nous verrons que ces appareils, utilisés tout d’abord principalement dans les industries métallurgiques, minières, pétrolières et dans les cimenteries, sont devenus maintenant universels ;

  • enfin d’autres procédés d’excitation, demandant des installations plus lourdes [79][80], sont aussi utilisés avec succès pour l’analyse.