Configuration d’une nouvelle base des données des rendements de fluorescence de sous-couche

Abstract

La physique atomique est née des expériences effectuées à la fin du XIXe siècle qui ont montré que la matière était discontinue et formée d'atomes possédant une structure interne ; celle-ci étant à l'origine des raies observées dans les spectres d'émission et d'absorption du rayonnement par les différents éléments, l'objectif premier de la physique atomique a été de comprendre et d'interpréter ces spectres. Le développement de cette discipline est intimement lié à celui de la mécanique quantique. Les électrons d'une couche donnée ont globalement une énergie très différente de ceux d'une autre couche. Le spectre atomique consistera donc, en première analyse, en une série de groupes de raies (groupes de raies K, groupe L, M,…), chaque groupe correspondant aux transitions possibles depuis des niveaux de haute énergie vers la couche (K, L, M,…) considérée. Quand un matériau est soumis à un rayonnement de faible longueur d'onde et donc de forte énergie, comme les rayons X, le rayon gamma ou bien un faisceau d'électrons ou d'ions suffisamment accélérés, les atomes constituant le matériau peuvent subir une ionisation. L'atome est alors dans un état excité mais la perte d'un électron a rendu la structure électronique de l'atome instable. La désexcitation se fait par une transition électronique : un électron d'un niveau plus élevé « descend » pour occuper la case quantique à moitié vide (place laissée vacante par le photoélectron, c'est-à-dire par l'électron éjecté par effet photoélectrique). Cette transition électronique libère l'énergie correspondant à la différence d'énergie des niveaux impliqués, soit par l'émission d'un photon X, soit en transmettant l'énergie à un des électrons atomiques. Le premier cas correspond à la fluorescence X, le second à l’émission Auger, les deux processus étant en compétition. Une conséquence de l'effet Auger est que le nombre de rayons X émis est inférieur au nombre de lacunes créées. Les atomes légers ont plutôt tendance à émettre un électron Auger, alors que les atomes lourds émettront un photon X. La probabilité qu'une lacune soit remplie via une transition radiative est appelée rendement de fluorescence. Par suite de l'existence des différentes sous-couches, les valeurs théoriques et expérimentales des rendements pour les séries L sont plus difficiles à obtenir : pour la couche L, des transitions peuvent se produire entre les niveaux L_1, L_2et L_3; l'ionisation initiale enL_1 par exemple se transfère enL_2 ou L_3et l'énergie disponible correspondante peut servir à libérer un électron plus faiblement lié. Ces transitions sans rayonnement sont généralement appelées transitions Coster-Kronig, ces deux auteurs les ayant proposées pour expliquer l'existence de certaines raies satellites (de série L).