Chambre de Debye-Scherrer
Permet de déterminer la structure des cristaux en utilisant le principe de la diffraction des rayons X.
Fabricant : Philips (1947)
Description
L’appareil se compose d’une chambre circulaire au centre de laquelle un porte-échantillon est vissé. Le porte-échantillon est un tube en verre dans lequel on insère la poudre à analyser ou bien un petit monocristal. Un film photographique est plaqué sur l’ensemble de la paroi interne de la chambre. Deux tubes en forme de cônes sont également visibles : ce sont des collimateurs. Les rayons X rentrent par le collimateur de gauche et celui de droite est un puits fermé par du plomb, pour piéger les rayons X qui ne sont pas diffractés et éviter qu’ils n’impriment à nouveau le film.
Fonctionnement
Avant l’analyse, le film photographique est placé dans l’appareil. Les rayons diffractés, c’est-à-dire déviés par l’échantillon, vont imprimer le film photo.
Pour que le film soit exploitable, il faut le révéler à l’aide de produits chimiques. Des arcs de cercles concentriques, aussi appelés raies, apparaissent alors. La distance entre ces traits permet d’identifier la structure des substances cristallines, en les comparant à des tables contenant la liste de toutes les structures connues.
Les rayons X arrivent tous avec le même angle d’incidence sur l’échantillon. Pendant la prise de vue pour avoir un résultat plus représentatif de sa structure, l’échantillon tourne autour d’un axe pour que les rayons X rencontrent équitablement tous les plans de diffractions.
Jusqu’à son développement, toute manipulation du film doit se faire dans une chambre noire.
Histoire
L’invention de la chambre Debye-Scherrer date de 1916. Elle est le produit des travaux des physico-chimistes Peter Debye (1884-1966) et Paul Scherrer (1890-1969). Dans les années 1970, le temps de pose de l’échantillon était de huit heures. Depuis, les faisceaux incidents de rayons X sont devenus plus intenses, réduisant les temps de pose à une heure aujourd’hui.
En images
Domaine
La méthode Debye-Scherrer est fréquemment utilisée en minéralogie et en chimie pour l’identification de divers minéraux et composés chimiques.
A Paris-Saclay
L’Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay ou le Laboratoire de Physique des Solides utilisent ce type d’appareil pour analyser la structure des matériaux synthétisés. Ils sont aussi utilisés dans les enseignements de cristallographie en troisième année de Licence.
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