D2 Diffraction des rayons X et microscopie

Topique

La diffraction des rayons X d'un échantillon de céramique constitue le point de départ commun de ce modèle : un seul diagramme de diffraction, obtenu à partir de cet échantillon, permet d'identifier ses phases cristallines, son paramètre de maille et la taille de ses cristallites. Puisque ces trois mesures proviennent du même diagramme de diffraction, une seule mesure expérimentale suffit à les obtenir.

La loi de Bragg, utilisant ce même diagramme de diffraction, identifie les phases cristallines présentes dans l'échantillon et, de plus, son paramètre de maille. Le fait que la loi de Bragg utilise la position des pics du diagramme de diffraction permet de déterminer, à partir de cette position, la phase cristalline et la distance caractéristique entre les plans de son réseau cristallin.

Ce même diagramme de diffraction, considéré ici en termes de largeur des pics plutôt que de position, est utilisé par l'équation de Scherrer pour estimer la taille des cristallites ou des grains. Des pics plus larges dans le diagramme conduisent l'équation de Scherrer à estimer des cristallites plus petits. Des pics plus étroits conduisent à des estimations de cristallites plus élevées.

Le rapport entre les aires de ces pics de diffraction et l'aire correspondante du fond amorphe dans le diagramme détermine la fraction cristalline par rapport à la fraction amorphe de l'échantillon. Une aire plus grande occupée par les pics cristallins par rapport au fond amorphe se traduit par une fraction cristalline plus importante et une fraction amorphe plus faible.

Ainsi, puisque les trois techniques utilisent le même diagramme de diffraction des rayons X qui constitue la base de ce modèle, une seule mesure suffit pour caractériser trois aspects distincts de l'échantillon céramique : ses phases cristallines et leurs paramètres de maille, à l'aide de la loi de Bragg ; la taille de ses cristallites, à l'aide de l'équation de Scherrer ; et la fraction cristalline par rapport à la fraction amorphe de l'échantillon, à l'aide du rapport des aires des pics. Ce modèle réutilise, pour les deux premières techniques, la loi de Bragg et l'équation de Scherrer déjà établies dans le modèle de diffraction des métaux, sans les redéfinir ici.

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