Diffraction des rayons X
Principes
Ladiffraction des rayons X(DRX, ouXRDpourX-ray diffraction) est une technique d’analyse fondée sur la diffusion élastique de rayons X par un solide, qui donne lieu à des interférences d’autant plus marquées que la matière est ordonnée (cristallin). Pour les matériaux non cristallins, on parle plutôt dediffusion des rayons X.
La DRX utilise un faisceau de rayons X qui, rencontrant un cristal, est renvoyé dans des directions spécifiques déterminées par laLoi de Bragg, qui dépend de la longueur d’onde des rayons X et de la distance entre des plans d’atomes ordonnés sur le réseau cristallin. Par la mesure des angles et de l’intensité des rayons diffractés, il est possible de remonter aux dimensions de la maille et aux symétries de la structure cristalline (groupe d’espace), ainsi que d’obtenir une image tridimensionnelle de la densité électronique dans la maille. À partir de cette densité électronique, la position moyenne des atomes du cristal formant le motif cristallin peut être déterminée ainsi que la nature de ces atomes (dans une certaine mesure), leurs liaisons chimiques, leur agitation thermique et d’autres informations structurales.
Méthodes
La diffraction des rayons X est utilisée pour :
- Déterminer une structure cristallographique (en utilisant ladiffraction sur monocristalou, dans certains cas, en utilisant laméthode de Rietveldsur desdiffractogrammes de poudre).
- Identifier des phases cristallines (en utilisant ladiffraction sur poudre, sachant que le diagramme de diffraction d’une phase cristalline est une véritable carte d’identité de cette phase)
- Obtenir une analyse quantitative d’un mélange de phases cristallines à partir dediffractogrammes sur poudre
- Mesurer des contraintes ou des modifications structurales d’une phase (en suivant la modification du diagramme dediffraction sur poudre)
- Mesurer la texture, c-à-d l’orientation globale des cristallites (par la modification de l’intensité des pics dediffraction sur poudre)
- Mesurer la densité, l’épaisseur et la rugosité d’une couche mince dans des systèmes de type substrat/films minces/multicouches (parréflectométrie des rayons X)