Diffusion des rayons X aux petits angles

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La diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS de l’anglais : Small Angle 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[modifier | modifier le code]

Le rayonnement monochromatique incident de vecteur d’onde k_i traverse l’échantillon. L’intensité diffusée est collectée en fonction de 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 k_f est égal au module du vecteur d’onde incident |k_i| = |k_f|. L’intensité diffusée est fonction du vecteur de diffusion q=|k_i-k_f| défini par :

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

\theta est l’angle de diffusion et \lambda la longueur d’onde du faisceau incident. L’intensité diffusée I(q) est mesurée à des angles très 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)=\Delta\rho^2 \Phi_V V_P P(q) S(q)\Delta\rho^2 est le contraste, \Phi_V est la fraction volumique des particules et V_P 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 lorsque les molécules sont ordonnées par exemple.