filtrage de rayons X
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1. placer le tube compteur fen tre dans le logement du capteur e et brancher le c ble du tube compteur la douille GM Tube En d pla ant le porte capteur b r gler une distance s gt d environ 5 cm entre le bras de cible et le diaphragme fente du logement pour capteur Monter le porte cible avec le plateau pour cible Desserrer la vis molet e g poser le cristal de NaCl plat sur le plateau pour cible f soulever prudemment le pla teau pour cible avec le cristal jusqu la but e et serrer la vis molet e en faisant bien attention visser bien dans l axe Eventuellement ajuster la position z ro du goniom tre voir mode d emploi de l appareil rayons X N B Les cristaux de NaCI sont hygroscopiques et fragiles Ranger le cristal dans un endroit aussi sec que possible viter si possible toute sollicitation m canique sur le cristal ne s em parer du cristal que par les fronts Si le taux de comptage est trop faible la distance sz entre la cible et le capteur peut tre l g rement r duite mais elle ne doit pas tre trop petite sous peine d avoir une r solution angulaire du goniom tre qui ne suffirait plus pour la s paration des raies caract ristiques K et Kg P6 3 3 5 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Fig 3 R alisation de l exp rience pour l tude du filtrage des rayons X Pr paration de l acquisition des valeurs mesur es avec le PC Relier la2. 5 et cliquer sur inscrire NaCl apr s avoir s lectionn le registre Cristal Exemple de mesure reil rayons X puis s lectionner la langue d sir e voir Fig 4 Ja Appareil rayons X ioj x Papa F a IN aw Planck Transmission Moseley R Hz K alpha Fig 4 Spectre de diffraction du rayonnement X avec les raies caract ristiques de l anode en molybd ne dans la gamme de lon gueurs d onde allant de 40 80 pm U 30 kV Carr s sans att nuation Triangles avec att nuation by Leybold Didactic GmbH 1998 4 dans la feuille d absorption en zirconium P6 3 3 5 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Exploitation Appeler les possibilit s d exploitation du programme Appareil rayons X en cliquant avec le bouton droit de la souris et s lectionner le point du menu Calcul int gral Avec le bouton gauche de la souris marquer successive ment les pics des raies caract ristiques et relever leur taux de comptage int gral R au coin en bas gauche de la fen tre du graphe Calculer la part V du rayonnement Kg intervenant dans le rayonnement caract ristique total 2 Ri Kp Ri Ka Ri Kg Tab 2 Taux de comptage int gral des raies caract ristiques et part respective de la raie Kg Ri Ka Ri Kg V s 1 s 1 sans filtre de 4586 1288 0 22 Zr avec filtre de 3897 137 0 034 Zr R sultat La part du rayonnement Kg d
3. ans le rayonnement caract risti que de l anode en molybd ne est r duite par l utilisation de la feuille d absorption en zirconium Cela signifie que le rayonnement caract ristique de l anode en molybd ne est presque monochromatis par absorption dans une feuille d absorption en zirconium Bibliographie 1 C M Lederer and V S Shirley Table of Isotopes 7th Edition 1978 J ohn Wiley amp Sons Inc New York USA LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Telex 17 223 332 LHPCGN D by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
4. d absorption en l occurrence d ar te d absorption K Il faut distinguer de l ar te d absorption K le rayonnement X caract ristique K et Kg mis par des atomes excit s au passage d un lectron d une couche sup rieure la couche K voir exp riences P6 3 3 1 et P6 3 3 4 On a h c h c EE et Kg SRE AK E IV d o le fait que K est en dessous de K et AK Ces trois grandeurs d pendent toutes du num ro atomique Z des atomes absorbants ou metteurs Tab 1 Longueurs d onde Ka Kg et g pour les num ros atomiques Z 40 42 El ment Z Ka Kg AK pm pm pm Zr 40 78 74 70 05 68 88 Nb 41 74 11 66 43 65 31 Mo 42 71 08 63 09 61 99 Le tab 1 donne un choix de donn es litt raires appropri es 1 La longueur d onde du rayonnement Kg du molybd ne est en dessous de l ar te d absorption K K du zirconium celle du rayonnement K est juste au dessus Le rayonnement K du molybd ne n est donc que faiblement att nu dans une feuille d absorption en zirconium alors que le rayonnement Kg du molybd ne est fortement absorb Des feuilles d absorption en zirconium permettent de filtrer le rayonnement X caract ris tique d une anode en molybd ne de mani re avoir un rayon nement quasiment monochromatique derri re la feuille P6 3 3 5 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Mat riel 1 appareil rayons X 554811 1 tube com
5. pteur fen tre pour rayonnements a B yetX 55901 Suppl ment 1 PC avec Windows 95 98 ou Windows NT Dans l exp rience on mesure le spectre non filtr et le spectre filtr par une feuille d absorption en zirconium du tube rayons X avec anode en molybd ne Pour le trac des intensit s en fonction de la longueur d onde on utilise un goniom tre avec cristal de NaCI et un tube compteur de Geiger M ller en disposition de Bragg Le cristal et le tube compteur sont orient s dans un couplage 28 par rapport au rayonnement X incident c d que le tube compteur est respectivement tourn d un angle deux fois plus grand que celui du cristal cf fig 2 Conform ment la loi de la r flexion de Bragg la longueur d onde x 2 d sin V d 282 01 pm cartement des plans du r seau du NaCl correspond l angle de diffusion dans le premier ordre de diffraction Conseils de s curit L appareil rayons X respecte les consignes relatives la construction d un appareillage rayons X pour l enseigne ment et d un appareil protection totale et est homologu en tant que tel d apr s le r glement allemand sur les rayonnements X Gr ce aux mesures de protection et de blindage incorpo r es par le constructeur le taux de dose hors de l appareil est r duit moins de 1 LS v h une valeur d un ordre de grandeur correspondant la dose d irradiation naturelle M Avant la mise en ser
6. sortie RS232 et le port s rie du PC en principe COM1 ou COM 2 via le c ble V24 9 p les livr avec l appareil rayons X Eventuellement installer le programme Appareil rayons X sous Windows 9x NT voir le mode d emploi de l appa R alisation Lancer le programme Appareil rayons X s assurer que l appareil rayons X est bien branch et ventuelle ment effacer les donn es de mesure existantes avec le bouton ou la touche F4 S lectionner une haute tension du tube U 30 0 kV un courant d mission 1 00 mA et un pas de progression angulaire AB 0 1 Activer le bouton poussoir Coupled pour le couplage 28 de la cible et du capteur puis r gler la valeur limite inf rieure de l angle de la cible sur 4 2 et la valeur limite sup rieure sur 8 3 Choisir At 5 s comme temps de mesure par pas angulaire Actionner le bouton poussoir SCAN pour lancer la mesure et le transfert de donn es vers le PC Lorsque le balayage Scan est termin monter la feuille d absorption en zirconium livr e avec l appareil rayons X sur le logement du capteur e du goniom tre et lancer une autre mesure avec le bouton poussoir SCAN Une fois les mesures termin es enregistrer la s rie de mesures sous un nom appropri avec le bouton ou la touche F2 Pour la repr sentation des donn es mesur es en fonction de la longueur d onde ouvrir la fen tre de dialogue R glages avec le bouton ou la touche F
7. vice s assurer du bon tat de l appareil rayons X et v rifier que la haute tension est bien coup e l ouverture des portes coulissantes Voir mode d emploi de l appareil rayons X M Tenir l appareil rayons X l abri des personnes non autoris es Eviter une surchauffe de l anode dans le tube rayons X Mo M Ala mise en marche de l appareil rayons X v rifier si le ventilateur dans la partie tube fonctionne Le goniom tre s ajuste exclusivement par le biais de mo teurs pas pas lectriques M Ne bloquer nile bras de cible ni le bras de capteur du goniom tre et ne pas modifier le r glage par force Fig 2 Sch ma de principe pour la diffraction de rayons X sur un monocristal et pour le couplage 25 entre l angle du tube compteur et l angle de diffusion angle de brillance 1 collimateur 2 monocristal 3 tube compteur Montage R alisation de la disposition de Bragg Le montage est repr sent sur la fig 3 La marche suivre est la suivante voir aussi le mode d emploi de l appareil rayons X Placer le collimateur dans le logement du collimateur a faire attention la rainure de guidage Fixer le goniom tre sur les barres de guidage d de ma ni re avoir une distance s d environ 5 cm entre le dia phragme fente du collimateur et le bras de cible Enficher le c ble plat c pour la commande du goniom tre Enlever le capuchon protecteur du tube compteur fen tre
8. x r N 0408 Ste LEYBOLD Physique atomique et nucl aire Rayons X Physique du cort ge lectronique LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Objectifs exp rimentaux Absorption par une ar te filtrage de rayons X M Trac du spectre non filtr et du spectre filtr par une feuille d absorption en zirconium d un tube rayons X avec anode en molybd ne M Comparaison des intensit s des raies caract ristiques dans le spectre non filtr et dans le spectre filtr Notions de base L intensit du rayonnement X est att nu e au passage tra vers la mati re par absorption et diffusion des quanta de rayonnement X l absorption tant souvent la forme d att nua tion qui domine Elle est essentiellement bas e sur l ionisation d atomes qui c dent un lectron d une couche lectronique int rieure par ex de la couche K Cela suppose que l nergie quantique he h constante de Planck c vitesse de la lumi re 1 est plus grande que l nergie de liaison E de la couche La transmission R Ro R intensit derri re l att nuateur Ro intensit devant l att nuateur T lI Fig 1 Repr sentation sch matis e de la transmission d un att nuateur en fonction de la longueur d onde du rayonne ment X T du mat riau augmente donc brusquement en fonction de la longueur d onde pour h c Ak III KT EE 11 Le changement brusque est caract ris d ar te
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