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1. 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 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 sz 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 pour la s paration des raies caract ristiques K et Kg LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Fig 3 R alisation de l exp rience pour la mesure des ar tes d absorption K 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 appareil2. rayons X Eventuellement installer le programme Appareil rayons X sous Windows 9x NT voir le mode d emploi de l appa reil rayons X puis s lectionner la langue d sir e P6 3 3 6 R alisation Lancer le programme Appareil rayons X s assurer que l appareil rayons X est bien branch et ventuelle ment effacer les donn es de mesure existantes avec le bouton Li ou la touche F4 S lectionner une haute tension du tube U 35 0 kV un courant d mission 1 00 mA 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 3 7 et la valeur limite sup rieure sur 7 5 Choisir At 5 s comme temps de mesure par pas angulaire Actionner le bouton poussoir SCAN pour lancer la mesure et le transfert de donn es vers le PC Lorsque le balayage Scan est termin monter la feuille d absorption en zirconium livr e avec l appareil rayons X sur le logement du capteur e du goniom tre et lancer une autre mesure avec le bouton poussoir SCAN Ensuite remplacer successivement la feuille en zirconium par celles en molybd ne en argent et en indium puis lancer les mesures correspondantes Une fois les mesures termin es enregistrer la s rie de mesures sous un nom appropri avec le bouton E amp ou la touche F2 Pour la repr sentation des donn es mesur es en fonctio
3. 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 es 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 Ne bloquer nile bras de cible ni 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 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 le 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
4. la mesure de l ar te d absorption K pour diff rents l ments la loi qui porte son nom V R Z o R constante de Rydberg Z num ro atomique de l l ment absorbant ox coefficient de blindage de la couche K IV Une comparaison avec l quation Ill donne pour l nergie de liaison de la couche K Ek h c R Z og V Il est possible d accorder cette quation avec les pr dictions du mod le atomique de Bohr par la r flexion suivante la charge nucl aire Z e d un atome est partiellement blind e pour l lectron qui est limin lors de l absorption d un quan tum de rayonnement X de la couche K de l atome par les lectrons restants du cort ge lectronique D o le fait que pendant l ionisation seulement la charge Z ok e agit sur l lectron au centre Pour v rifier la loi de Moseley on mesure dans l exp rience les ar tes d absorption K pour les num ros atomiques Z entre 40 et 50 Dans ce domaine le coefficient de blindage ox est largement ind pendant de Z voir fig 1 L quation IV corre spond donc une quation g n rale de la droite de la forme VI avec le num ro atomique Z comme variable x D apr s les param tres a et b de la droite la constante de Rydberg R et le coefficient de blindage ox peuvent se calculer comme suit y a x b VID P6 3 3 6 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Mat riel 1 appareil rayons X 554811 1 tube comp
5. 7373 107 m t ok 3 6 pour des noyaux moyennement lourds Bibliographie 1 C M Lederer and V S Shirley Table of Isotopes 7th Edition 1978 J ohn Wiley amp Sons Inc New York USA 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
6. n de la longueur d onde ouvrir la fen tre de dialogue R glages avec le bouton ou la touche F5 et cliquer sur inscrire NaCl apr s avoir s lectionn le registre Cristal Exemple de mesure voir fig 4 lolx K5z aw Planck Transmission Moseley Fig 4 Spectres de diffraction du rayonnement X avec les raies caract ristiques de l anode en molybd ne dans la gamme de longueurs d onde allant de 36 74 pm U 35 kV Carr s sans att nuation Triangles att nuation dans la feuille en Zr Cercles att nuation dans la feuille en Mo Losanges att nuation dans la feuille en Ag Carr s by Leybold Didactic GmbH 1998 att nuation dans la feuille en In P6 3 3 6 Exploitation G n rer les spectres de transmission partir des spectres de diffraction voir fig 4 dans le programme Appareil rayons X en cliquant sur le registre Transmission voir fig 5 Appeler les possibilit s d exploitation du programme Appareil rayons X en cliquant avec le bouton droit de la souris dans la fen tre du graphe et s lectionner le point du menu Tracer la raie K Avec le bouton gauche de la souris dans les spectres de transmission marquer chaque fois le domaine des raies K Fe Appareil rayons X iof XI LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Cliquer sur le registre Moseley et inscrire le num ro a
7. teur fen tre pour rayonnements a B yetX 55901 1 lot de films d absorption 554 832 Suppl ment 1 PC avec Windows 95 98 ou Windows NT Pourla mesure de la transmission T en fonction de la longueur d onde on utilise un goniom tre avec cristal de NaClet un tube compteur de Geiger M ller en disposition de Bragg Le cristal et le tube compteur sont orient s dans un couplage 28 par rapport au rayonnement X incident c d que le tube comp teur est respectivement tourn d un angle deux fois plus grand que celui du cristal cf fig 2 Conform ment la loi de la r flexion de Bragg la longueur d onde A 2 d sin VIII d 282 01 pm cartement des plans du r seau du NaCl correspond l angle de diffusion dans le premier ordre de diffraction 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 LS v 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
8. tomique des feuilles d absorption utilis es Zr 40 Mo 42 Ag 47 et In 49 dans la colonne Z voir fig 6 Cliquer sur la fen tre du graphe avec le bouton droit de la souris s lectionner le point du menu AN1Calcul droite de r gression AN1 marquer le domaine mod liser dans le graphe avec le bouton gauche de la souris puis relever le r sultat de la mod lisation pour la constante de Rydberg R et le coefficient de blindage oK au coin en bas gauche Le r sultat est repr sent sur la fig 6 Fig 5 Spectres de transmission GIE 46 zx amw Bragg Planck Transmission Moseley dans la gamme de lon gueurs d onde allant de 36 74pm Triangles att nuation dans la feuille en Zr Cercles att nuation dans la feuille en Mo Losanges att nuation dans la feuille en Ag Carr s att nuation dans la feuille en In by Leybold Didactic GmbH 1998 Z Fe Appareil rayons X Fig 6 Exploitation des donn es lolx peme sa aw Bragg Planck Transmission Moseley de mesure pour la v rifica tion de la loi de Moseley Z Kpm AK 40 687 fiapm 5 614 47 48 2 49 443 R 1082 10 7 m oK 32 by Leybold Didactic GmbH 1998 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique P6 3 3 6 R sultat Le r sultat de la mod lisation est le suivant R 1 082 107 mt ox 3 2 Valeurs litt raires 1 R 1 09
9. x r N d LEYBOLD Physique atomique et nucl aire Rayons X Physique du cort ge lectronique LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Objectifs exp rimentaux Loi de Moseley et d termination de la constante de Rydberg E Mesure des ar tes d absorption K dans les spectres de transmission du Zr Mo Ag et In M V rification de la loi de Moseley M D termination de la constante de Rydberg Notions de base L absorption de quanta de rayonnement X au passage tra vers la mati re est essentiellement bas e sur l ionisation d a tomes qui c dent un lectron d une couche lectronique int rieure par ex de la couche K Cela suppose que l nergie quantique patek h constante de Planck c vitesse de la lumi re 1 est plus grande que l nergie de liaison EK de la couche La transmission R Ro R intensit derri re l att nuateur Ro intensit devant l att nuateur T 11 Fig 1 Energie de liaison de la couche K dans la repr sentation aJ E F g en fonction du num ro atomique Z voir aussi l quation V Cercles valeurs litt raires de 1 Ligne mod lisation de la droite pour Z 30 60 du mat riau augmente donc brusquement en fonction de la longueur d onde pour h c AK se i Ce changement brusque est caract ris d ar te d absorption en l occurrence d ar te d absorption K Le physicien anglais Henry Moseley d duit en 1913 de
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