Diffraction des rayons X

Description

La première partie de ce cours porte sur la description des phases cristallographiques (réseaux de Bravais) et la définition du motif atomique.
Dans un second temps nous introduisons le concept d’espace réciproque, et les conditions de Laue nécessaires à la diffraction.
Nous introduisons ensuite la diffusion atomique puis le calcul du facteur de structure.
Différents exemples permettent d’appliquer la loi de Bragg et de remonter ainsi à des informations telles que par exemple la déformation dans un cristal.
Une présentation des générateurs de rayons X (anodes de laboratoire, synchrotron) est enfin réalisée avec applications en travaux pratiques (en laboratoire, sur anode tournante).

Compétences visées

Ce cours vise à décrire les arrangements des atomes au sein d’un cristal puis à utiliser la technique de diffraction X pour remonter expérimentalement à la structure de certains matériaux (phase, composition, contraintes, orientation, etc). Un lien est fait avec les propriétés de ces différents matériaux (applications en métallurgie ou en technologie des semi-conducteurs, par exemple).

Les compétences à acquérir sont :

• Connaissance des phases cristallines les plus communes, associées à certains types de matériaux (semi-conducteurs, métaux, céramiques, etc.) et propriétés en découlant (compacité par exemple) ;
• Savoir calculer ou interpréter un diffractogramme de rayons X : calcul de paramètres de maille (Loi de Bragg), calcul de réseau réciproque, d’un facteur de structure. Savoir en déduire une contrainte, un ordre chimique, la présence d’une phase parasite, etc.
• En travaux pratique : connaître le principe et les caractéristiques d’un générateur de rayons X. Savoir expérimentalement mesurer un diffractogramme.

Bibliographie

• Introduction to Solid State Physics, Charles Kittel.

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