La Diffraction aux Rayons X abrégée DRX constitue une des techniques les plus utiles et les plus répandues pour l’identification des minéraux ainsi que l’étude de leur cristallinité. Elle permet l’identification et la détermination semi-quantitative des principaux minéraux présents dans un échantillon.

Le principe de cette méthode est basé sur la diffraction des rayons-x par le réseau cristallin selon la loi de Bragg. L’état cristallin est une répartition tridimensionnelle dans l’espace d’un motif atomique. Cet arrangement forme des plans parallèles et équidistants appelés plans réticulaires (h, k, l) séparés l’un de l’autre par une distance (d) qui est fonction de la nature du minéral concerné (Fig. 1). La méthode générale consiste à bombarder l’échantillon avec des rayons X issus d’une anode métallique et lesquels sont premièrement collimatés par une fente de divergence afin de produire un faisceau sub-parallèle. Ce dernier est dirigé sur l’échantillon selon un angle θ (thêta) et est diffracté lorsque les conditions de la loi de Bragg exprimées par la relation suivante sont remplies : ηλ = 2dsinθ.

Fig.1. Principe de diffraction des rayons X par le réseau cristallin.

Lorsqu’un faisceau de rayon X de longueur d’onde λ (lamda) connue est projeté sur un matériel cristallin selon un angle θ, le phénomène de diffraction apparaît seulement quand la distance inter-réticulaire (d) est égale à un multiple entier η de la longueur d’onde. Cette loi impose aussi que l’angle entre le faisceau incident et le réseau cristallin soit égal à celui entre le réseau et le faisceau diffracté. Il faut donc, pour une rotation de θ° de la platine porte-échantillon, amener le système d’analyse à un angle double de 2θ°. C’est le  goniomètre qui assure ce rôle. En faisant varier l’angle θ, les conditions de la loi de Bragg sont satisfaites pour différentes valeurs de (d) dans les matériaux polycristallins. Après leur passage dans les différents réseaux de fentes, les rayons X diffractés sont reçus sur un détecteur. Le signal amplifié est reçu par le détecteur puis transmis à un ordinateur qui présente les résultats sous forme d’un graphe, le diffractogramme, représentant l’intensité des pics diffractés en fonction des positions angulaires (i.e. de l’angle de déviation 2θ du faisceau). Ce diffractogramme est caractéristique de l’échantillon analysé et l’intensité des pics (et/ou la surface selon les hauteurs) est fonction de la quantité de chaque phase minérale présente dans cet échantillon.

 

Source: Holtzapffel T., (1985). “Les minéraux argileux, préparation, analyse diffractométrique et détermination”. Soc. Géol. Nord, n°12, 135pp.

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