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1. 554 832 Suppl ment 1 PC avec Windows 95 98 ou Windows NT La subordination la longueur d onde est v rifi e dans l exp rience pour deux m taux diff rents donc deux num ros atomiques Z diff rents Pour l exploitation on profite du fait que la section de diffusion a dans la gamme d ondes 35 100 pm est nettement inf rieure la section relative d absorption et peut tre ap proximativement valu e par cm A oa 0 2 J Na D apr s les quations III VII il r sulte apr s quelques transformations pour la section relative d absorption pA cm A p Na g Na VIN 0 2 IX Ta Conseils de s curit L appareil rayons X respecte les consignes relatives la construction d un appareillage rayons X pour l enseigne ment et d un appareil protection totale et est homologu en tant que tel d apr s le r glement allemand sur les rayonnements X Gr ce aux mesures de protection et de blindage incorpo r es par le constructeur le taux de dose hors de l appareil est r duit moins de 1 Sv h une valeur d un ordre de grandeur correspondant la dose d irradiation naturelle M Avant la mise en service s assurer du bon tat de l appareil rayons X et v rifier que la haute tension est bien coup e l ouverture des portes coulissantes Voir mode d emploi de l appareil rayons X M Tenir l appareil rayons X l abri des personnes non autoris es2. 3 DRS 467x aw Planck Transmission Moseley 2000 by Leybold Didactic GmbH 1998 Fig 4 Spectres de diffraction du rayonnement X Fig 5 Transmission T dans la gamme d ondes allant avec les raies caract ristiques de l anode de 40 80 pm au molybd ne dans la gamme d ondes allant de Triangles att nuation dans le film en cuivre 40 80 pm U 30 kV Cercles att nuation dans le film en zircon Carr s sans att nuation Y Triangles att nuation dans le film en cuivre Cercles att nuation dans le film en zircon ps Appareil rayons X Ioj x De 5 8 AE5x an by Leybold Didactic GmbH 1998 P6 3 2 2 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Exemple de mesure Voir Fig 4 Exploitation a Calcul de la transmission T G n rer les spectres de transmission pour le film en cuivre et le film en zircon partir des spectres de diffraction voir fig 4 dans le programme Appareil rayons X en cliquant le registre Transmission selon X voir fig 5 b Calcul de la section relative d absorption 73 Pour copier les donn es dans le presse papiers de Win dows cliquer avec le bouton droit de la souris sur la fen tre tableau et s lectionner le point du menu Copier tableau Ins rer des donn es du presse papiers de Windows avec les trois colonnes T Cu et T Zr dans un programme d valuation par ex un tableur Calculer la
3. U 30 kV la longueur d onde limite du rayonnement de freinage s l ve Amin 41 3 pm voir par ex l exp rience P 6 3 3 3 Cette valeur correspond un angle de diffraction de 4 19 dans le premier ordre de diffraction et de 8 42 dans le deuxi me ordre de diffraction Activer le bouton poussoir Coupled pour le couplage 28 de la cible et du capteur et r gler la valeur limite inf rieure de l angle de la cible sur 4 2 la valeur limite sup rieure sur 8 3 S lectionner At 5s comme temps de mesure par pas angulaire Lancer la mesure et la transmission des donn es vers le PC avec le bouton poussoir SCAN Une fois le balayage termin augmenter le temps de me sure par pas angulaire At 10 s monter le film en Cu du lot de films d absorption 554 832 sur le logement pour capteur e du goniom tre et lancer une autre mesure en activant le bouton poussoir SCAN Pour finir remplacer le film en Cu par celui en Zr et lancer une troisi me mesure Une fois les mesures termin es enregistrer les s ries de mesures sous un nom appropri avec le bouton 8 ou la touche F2 Pourla repr sentation des donn es de mesure en fonction de la longueur d onde x activer la fen tre de dialogue R glages avec le bouton ou la touche F5 et le bouton Inscrire NaCl sous Cristal en cliquant avec la souris P6 3 2 2 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique ps Appareil rayons X of X
4. section relative d absorption pour les deux films avec les param tres r unis dans le tableau 1 par application de XII voir fig 6 Tab 1 Param tres des films utilis s El ment Z E x A g cm cm g mol 1 Cu 29 8 92 0 007 63 55 Zr 40 6 49 0 005 91 22 Fig 6 Section relative d absorption r dans la gamme d ondes allant de 40 80 pm Triangles cuivre Cu c V rification de la loi 3 Calculer les termes In ra 10724 cm et In N pm et repr senter la subordination la longueur d ondes de la section relative d absorption sous la forme In ta f In voir fig 7 Modelliser les droites de r gression intervalles appro pri s R sultat La section relative d absorption atomique du cuivre augmente de mani re monotone dans la gamme d ondes allant de 40 80 pm Par contre on observe pour le zircon un changement soudain de la section relative d absorption ar te d absorption de la couche K Dans la pratique on profite de cette propri t pour la monochromatisation approximative du rayonnement X d une anode au molybd ne c d la suppression du spectre continu du rayonnement de freinage et de la raie K voir fig 4 La section relative d absorption peut tre repr sent e sous la forme INnr A Inx B dans des intervalles appropri s en dehors des ar tes d ab sorption La pente de la droite A a environ la valeur 3 on a donc approximativement la loi
5. Eviter une surchauffe de l anode dans le tube rayons X Mo M Ala mise en marche de l appareil rayons X v rifier si le ventilateur dans la partie tube fonctionne Le goniom tre s ajuste exclusivement par le biais de mo teurs pas pas lectriques M Ne pas bloquer le bras de cible et le bras de capteur du goniom tre et ne pas modifier le r glage par force LEYBOLD Fiches d exp riences de physique La transmission R TR du mat riau irradi est mesur e en fonction de la longueur d onde du rayonnement X En appliquant la loi de Lambert T e XI le coefficient d att nuation lin aire a peut tre calcul et d apr s celui ci la section relative d absorption selon l quation IX __ InT A X cm A g Na 0 2 XII Ta px Na Fig 2 Diffraction du rayonnement X sur un monocristal pour le couplage 25 entre l angle du tube compteur et l angle de diffusion angle de brillance 1 collimateur 2 monocristal 3 tube compteur On utilise un goniom tre avec cristal de NaCI et un tube compteur de Geiger M ller en disposition de Bragg pour le trac des intensit s en fonction de la longueur d onde Le cristal et le tube compteur sont orient s dans un couplage 28 par rapport au faisceau de rayons X incident cela signifie que le tube compteur est chaque fois tourn d un angle deux fois plus grand que le cristal cf fig 2 Conform ment la loi de la r flexion de Bragg la lon
6. X3 En dehors des ar tes d absorption la subordination la lon gueur d onde de la section relative d absorption atomique se d crit approximativement par le rapport Ta C Ni Fig 7 Section relative d absorption ta dans la repr sentation In ta en fonction de In Cercles zircon Zr Triangles cuivre Cu Cercles zircon Zr Lignes droites de r gression Pente de la droite 2 7 Cu et 2 5 Zr In x 10 24 cm Ta 10 24 cm 10000 AA 5000 4 x 0 4 4 40 50 60 70 80 gt 4 4 pm In pm LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Telex 17 223 332 LHPCGN D by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
7. fficients atomiques ou sections efficaces um i A pur oon A w PRE Re Ne ON A masse atomique relative Na 6 022 1023 _ Nombre d Avogadro Comme pour l quation Il on a Hm Tm Om V et Ma Ta Oa VI L absorption du rayonnement X se base essentiellement sur l ionisation des atomes qui d livrent un lectron d une couche atomique int rieure La section efficace d absorption d pend par cons quent fortement de l nergie quantique hv ou de la longueur d onde du rayonnement X ainsi que de l nergie d excitation des atomes et donc du num ro atomique Z Pour l ionisation l nergie quantique du rayonnement X doit d passer l nergie de liaison E des lectrons issus de la couche en question La section efficace d absorption devient alors tr s petite d s que l nergie quantique est peine inf rieure l nergie de liaison La longueur d onde limite pour laquelle l nergie quantique suffit encore porte le nom d ar te d absorption voir fig 1 En dehors des ar tes d absorption on a en bonne approxima tion le rapport 7a C 13 74 VII Fig 1 Coefficient d absorption en fonction de la longueur d onde du rayonnement X sch ma K Ar te d absorption de la couche K Li L Lin Ar tes d absorption de la couche L P6 3 2 2 Mat riel 1 appareil rayons X 554811 1 tube compteur fen tre pour rayonnements a B yetX 55901 1 Lot de films d absorption
8. gueur d onde 2 d sin XIII d 282 01 pm cartement des plans du r seau du NaCl correspond l angle de diffusion amp dans le premier ordre de diffraction LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Montage R alisation de la disposition de Bragg Le montage est repr sent sur la fig 3 La marche suivre est la suivante voir aussi mode d emploi de l appareil rayons X Placer le collimateur dans le logement du collimateur a faire attention la rainure de guidage Fixer le goniom tre sur les barres de guidage d de ma ni re avoir une distance s d environ 5 cm entre le dia phragme fente du collimateur et le bras de cible Enficher le c ble plat c pour la commande du goniom tre Enlever le capuchon protecteur du tube compteur fen tre placer le tube compteur fen tre dans le logement du capteur e et brancher le c ble du tube compteur la douille GM Tube En d pla ant le porte capteur b r gler une distance s gt d environ 5 cm entre le bras de cible et le diaphragme fente du logement pour capteur Monter le porte cible avec le plateau pour cible Desserrer la vis molet e g poser le cristal de NaCl plat sur le plateau pour cible f soulever prudemment le pla teau pour cible avec le cristal jusqu la but e et serrer la vis molet e en faisant bien attention visser bien dans l axe Eventuellement ajuster la position z ro du goniom tre
9. voir mode d emploi de l appareil rayons X N B Les cristaux de NaCI sont hygroscopiques et fragiles Ranger le cristal dans un endroit aussi sec que possible viter si possible toute sollicitation m canique sur le cristal ne s em parer du cristal que par les fronts Si le taux de comptage est trop faible la distance s gt entre la cible et le capteur peut tre l g rement r duite sans pour autant finir par tre trop petite sous peine d avoir une r solution angulaire du goniom tre qui ne suffirait plus pour la s paration des raies caract ristiques K et Kg Pr paration de l acquisition des valeurs mesur es avec le PC Relier la sortie RS232 et le port s rie du PC en principe COM1 ou COM 2 via le c ble V24 9 p les livr avec l appareil rayons X Eventuellement installer le programme Appareil rayons X sous Windows 95 98 NT voir mode d emploi de l appa reil rayons X puis s lectionner la langue d sir e P6 3 2 2 Fig 3 Montage exp rimental pour l tude de l influence de la lon gueur d onde sur le coefficient d att nuation R alisation Lancer le programme Appareil rayons X v rifier que l appareil rayons X soit bien branch et ventuelle ment effacer les donn es de mesure existantes avec le bouton Il ou la touche F4 S lectionner une haute tension du tube U 30 0 kV un courant d mission 1 00 mA et un pas angulaire AB 0 1 Pour
10. x r N d LEYBOLD Physique atomique et nucl aire Rayons X Att nuation de rayons X LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Objectifs exp rimentaux Etude du coefficient d att nuation en fonction de la longueur d onde Mesure de la transmission T d un film en cuivre et d un film en zircon pour le rayonnement x en fonction de la longueur d onde variable entre 30 et 120 pm M Etude de l influence de la longueur d onde sur le coefficient d att nuation u en dehors des ar tes d absorption W V rification de la loi pour le coefficient d absorption r Notions de base L att nuation du rayonnement X au passage travers la ma ti re est d crite par la loi de Lambert voir exp rience P6 3 2 1 R Rp e XX 1 Ro est ici l intensit du rayonnement X devant l att nuateur R l intensit derri re l att nuateur le coefficient d att nuation lin aire et x l paisseur de l att nuateur L absorption et la diffusion contribuent ensemble l att nua tion du rayonnement X Le coefficient d att nuation lin aire p est donc constitu du coefficient d absorption lin aire et du coefficient de diffusion lin aire o 11 Ces coefficients sont proportionnels la masse et la densit p du mat riau irradi raison pour laquelle on utilise souvent ledit coefficient de masse T o u T o Tm Om p p p ou pour les m taux purs observ s ici les coe
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