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1. Avec la touche gauche de la souris marquer la section de courbe dans laquelle une droite de r gression doit tre modellis e pour la d termination de la longueur d onde limite Nmin Enregistrer les exploitations sous un nom appropri avec le bouton FE ou la touche F2 V rification de la loi des d placements de Duane et Hunt et d termination de la constante de Planck Pour l exploitation ult rieure des longueurs d onde limites Amin ainsi d termin es cliquer le registre Planck Cliquer dans le graphe avec la touche droite de la souris modelliser la droite passant par l origine selon les donn es Amin f 1 U et relever la pente A dans le coin inf rieur gauche de la fen tre d exploitation voir fig 5 P6 3 3 3 ps Appareil rayons X of X oemel K6x aw Bragg Planck Transmission Moseley LR 1 s 1000 500 dl sanoan oosef fa 4 25 30 35 40 45 by Leybold Didactic GmbH 1998 Z JA Appareil rayons X ofl X ceme sa aw Transmission Moseley U Z kY Amin pm Amin 35 0 34 4 pm 34 0 35 5 32 0 37 5 m 30 0 40 4 28 0 43 3 26 0 46 9 40 24 0 50 8 22 0 55 7 30 20 10 0 0 0 01 0 02 0 03 0 04 14 41 kY 4 1215pmkV h 6 4910 34Js by Leybold Didactic GmbH 1998 A partir de la modellisation de la droite on obtient A 1215 pm kV Pour la constante de Planck on calcule alo2. limite sup rieure sur 6 2 Lancer la mesure et la transmission des donn es vers le PC avec le bouton poussoir SCAN P6 3 3 3 Tab 1 Param tres recommand s pour le trac des s ries de mesure U At Bmin Bmax AB kV mA ms grd grd grd 22 1 00 30 5 2 6 2 0 1 24 1 00 30 5 0 6 2 0 1 26 1 00 20 4 5 6 2 0 1 28 1 00 20 3 8 6 0 0 1 30 1 00 10 3 2 6 0 0 1 32 1 00 10 2 5 6 0 0 1 34 1 00 10 2 5 6 0 0 1 35 1 00 10 2 5 6 0 0 1 Relever en suppl ment des s ries de mesures avec les hautes tensions du tube U 24 kV 26 kV 28 kV 30 kV 32 KV 34 kV et 35 kV utiliser pour cela les param tres donn s dans le tableau 1 afin de gagner du temps Ouvrir la fen tre de dialogue pour la repr sentation en fonction de la longueur d onde avec le bouton fl ou la touche F5 et inscrire l cartement des plans du r seau du NaCl Une fois la mesure termin e enregistrer la s rie de mesures sous un nom appropri l aide du bouton ou de la touche F2 Exemple de mesure et exploitation D termination de la longueur d onde limite min en fonction de la haute tension U du tube Pour chaque spectre de diffraction trac voir fig 4 Appeler les possibilit s d exploitation du programme Ap pareil rayons X en cliquant dans le graphe avec la touche droite de la souris puis s lectionner le point de menu Droite de r gression
3. 0308 Ste x r h d LEYBOLD Physique atomique et nucl aire S Fiches d exp riences Rayons X de physique Physique du cort ge lectronique Loi des d placements de Duane et Hunt et d termination de la constante de Planck Objectifs exp rimentaux E D termination de la longueur d onde limite du spectre continu du rayonnement de freinage en fonction de la haute tension U du tube rayons X E V rification de la loi des d placements de Duane et Hunt MH D termination de la constante de Planck Notions de base Le spectre continu du rayonnement de freinage dans le spectre d mission d un tube rayons X se caract rise par la longueur d onde limite Nmin Voir fig 1 qui diminue au fur et mesure que la haute tension U du tube augmente voir exp rience P6 3 3 2 En 1915 les physiciens am ricains William Duane et Franklin L Hunt constat rent une proportionnalit inverse en tre la longueur d onde limite et la haute tension du tube 1 Amin 77 l min U 1 De simples r flexions en m canique quantique suffisent expliquer cette loi des d placements de Duane et Hunt Comme la longueur d onde et la fr quence v sont reli es Fig 1 Spectre d mission d un tube rayons X avec la longueur comme suit pour chaque rayonnement lectromagn tique d onde limite Amin du spectre continu du rayonnement de c freinage et les raies caract ristiques K et Kg F 11 c 2 9979 108
4. 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 LSVv h une valeur d un ordre de grandeur correspondant la dose d irradiation naturelle MH 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 louverture des portes coulissantes voir mode d emploi de l appareil rayons X E Tenir l appareil rayons X l abri des personnes non autoris es Eviter une surchauffe de l anode dans le tube rayons X Mo E 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 E Ne pas bloquer le bras de cible et le bras de capteur du goniom tre et ne pas modifier le r glage par force Fig 2 Sch ma de principe pour la diffraction de rayons X sur un monocristal et 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 Conform ment la loi de la r flexion de Bragg la longueur d onde x 2 d sin VID d 282 01 pm cartement des plans du r seau du NaCl correspond l angle de diffusion dans le premier ordre de dif
5. fraction Montage R alisation de la disposition de Bragg Certains d tails importants pour le montage exp rimental sont repr sent s 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 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 f Desserrer la vis molet e g poser le cristal de NaCl plat sur le plateau pour cible soulever prudemment le plateau LD Fiches d exp riences de physique Fig 3 Montage exp rimental en disposition de Bragg 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 voir mode d emploi de l appareil
6. m s vitesse de la lumi re une fr quence maximale vmax OU une nergie maximale Emax N Vmax I h constante de Planck des quanta de rayons X mis correspond une longueur d onde minimale min Mais un quantum de rayons X re oit une nergie maximale pr cis ment lorsqu il r ceptionne la totalit de l nergie cin tique E e U V e 1 6022 10 19 A s charge l mentaire d un lectron frein dans l anode II s ensuit donc e Vmax p Y V et c 1 Amn U VI P6 3 3 3 LD Fiches d exp riences de physique Mat riel 1 appareil rayons X 554811 1 tube compteur fen tre pour rayonnements a B yetX 559 01 Suppl ment 1 PC avec Windows 95 98 ou Windows NT L quation VI correspond la loi des d placements de Duane et Hunt La constante de Planck h peut tre d termin e d apr s le facteur de proportionnalit A h c VI e lorsque les grandeurs c et e sont connues Dans l exp rience un goniom tre avec un cristal de NaCl et un tube compteur de Geiger M ller en disposition de Bragg sert de spectrom tre Le cristal et le tube compteur sont orient s dans un couplage 28 par rapport au rayonnement X incident cf fig 2 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
7. 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 entre la cible et le capteur peut tre l g rement r duite mais elle ne doit pas tre trop petite sous peine d avoir une r solution angulaire du goniom tre qui ne suffirait plus 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 COM2 via le c ble V24 9 p les livr avec 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 R alisation Lancer le programme Appareil rayons X v rifier que l appareil rayons X est bien branch et ventuelle ment effacer les donn es de mesure existantes avec le bouton I ou la touche F4 S lectionner une haute tension du tube U 22 KV un courant d mission 1 00 mA un temps de mesure par pas angulaire At 30 s et un pas de progression angulaire AB 0 1 Activer le bouton poussoir Coupled pour le couplage 28 de la cible et du capteur puis r gler la valeur limite inf rieure de l angle de la cible sur 5 2 la valeur
8. rs conform ment VII h 6 49 10734 J s Valeur litt raire h 6 626 10734 J s LD DIDACTIC GmbH by LD DIDACTIC GmbH LD Fiches d exp riences de physique Fig 4 Extraits des spectres de diffraction du rayonne ment X pour les hautes tensions du tube U 22 24 26 28 30 32 34 et 35 kV de droite gauche avec droites de r gression pour la d ter mination de la longueur d onde limite Nmin Fig 5 Exploitation des don n es Amin f 1 U pour la v rification de la loi des d placements de Duane et Hunt et pour la d termination de la constante de Planck Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 E mail info ld didactic de Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
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