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Concept
Rayon X caractéristique
Résumé
Un rayons X caractéristique est émis chaque fois qu'un électron placé sur une couche externe d'un atome comblent un vide d'une couche interne. Les rayons X ainsi libérés sont « caractéristiques » de chaque élément. Les rayons X caractéristiques ont été découverts par Charles Glover Barkla en 1909. Il a ensuite remporté le prix Nobel de physique pour sa découverte en 1917.
Les rayons X caractéristiques sont produits lorsqu'un élément est bombardé par des particules de haute énergie, qui peuvent être des photons, des électrons ou des ions (par exemple des protons). Lorsqu'une particule incidente frappe un électron de cœur (occupant une couche interne, fortement liée) d'un atome, l'électron est éjecté, et l'atome se retrouve alors avec un niveau d'énergie vacant (un trou). Un électron d'une des couches plus externes (faiblement liées) « tombe » ensuite sur la couche interne, comblant le trou et émettant un photon quantifié, dont l'énergie équivaut à la différence entre les niveaux d'énergie des deux couches impliquées. Chaque élément a un ensemble unique de niveaux d'énergie, et les transitions entre les différents niveaux d'énergie produisent des rayons X avec des fréquences qui sont caractéristiques de chaque élément.
Parfois, au lieu de libérer l'énergie sous la forme d'un rayon X, l'énergie peut être transférée à un autre électron, qui est à son tour éjecté de l'atome emportant l'énergie du rayon X sous forme d'énergie cinétique. C'est ce qu'on appelle l'effet Auger, et l'électron est appelé un électron Auger. Ce phénomène est utilisé en spectroscopie électronique Auger pour analyser la composition élémentaire des surfaces.
Les différents états électroniques qui existent dans un atome sont généralement décrits par la notation des orbitale atomique, comme cela est utilisé en chimie ou en physique générale. Cependant, en ce qui concerne la science des rayons X, une terminologie spéciale est utilisée pour décrire les transitions des électrons entre les niveaux d'énergie de l'atome : la notation de Siegbahn traditionnelle, ou une variante : la notation simplifiée des rayons X.
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