L’exploration de la matière se fait, notamment à l’échelle atomique, grâce à l’interaction entre les atomes et un rayonnement incident, qui peut être des photons X, des électrons lents, ou rapides, des neutrons, des rayonnements infrarouges, ultraviolets, hautes fréquences... Les techniques d’exploration présentées ici font essentiellement appel à la diffraction des électrons. Pour comprendre ces techniques, il faut avoir une première approche des interactions particules-atomes et quelques notions de cristallographie.
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Bernard JOUFFREY
: Laboratoire MSS-Mat, UMR-CNRS 8579 - École Centrale Paris
Richard PORTIER
: École nationale supérieure de chimie de Paris - Université Paris VI
INTRODUCTION
L’exploration de la matière se fait, notamment à l’échelle atomique, grâce à l’interaction entre les atomes (leur noyau ou leur accompagnement électronique) et un rayonnement incident (photons X, électrons lents, électrons rapides, neutrons, rayonnements infrarouges, ultraviolets, hautes fréquences…). Dans ce dossier, il sera essentiellement question de diffraction des électrons. Nous en verrons les principales particularités et ferons quelques références aux rayons X et aux neutrons.
Nous allons, dans cette première partie, présenter une approche des interactions particules-atomes et aborder quelques notions de cristallographie.
Dans une seconde partie , nous présenterons les lois de la diffraction appliquées à l’étude des structures atomiques et, en particulier, à celles des métaux et alliages métalliques.
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Les différents types de particules utilisées dans l’exploration de la matière, en particulier pour les métaux, sont les photons X, les neutrons, les électrons et, à moindre titre en diffraction, les ions et d’autres particules comme les positrons…
On a vu précédemment que, à une particule, on peut associer une onde. On peut exprimer cette dualité en écrivant l’énergie cinétique de la particule de deux manières différentes . Pour simplifier, on se placera dans un cas non relativiste, mais le raisonnement est également valable dans le cas de la relativité restreinte.
Dans une première approche, l’énergie cinétique est exprimée de manière ondulatoire, selon la relation [1] :
( 1 )
avec :
h
:
=
constante de Planck
ω
:
pulsation (ω = 2πν)
ν
:
fréquence de l’onde.
Il est pratique, dans le cas de la diffusion, de considérer le vecteur d’onde k , de module :
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Bibliographie & annexes
English
Interactions particules-matièreconstante de Planck
