Les interactions rayonnement-matière décrivent les effets d'un rayonnement sur un atome. Le terme " rayonnement " est à prendre dans son sens quantique :
Ces rayonnements sont utilisés pour analyser la matière. En effet, les atomes sont trop petits pour être visible ou palpable, on ne peut donc les connaître que de manière indirecte ; on regarde la manière dont ils perturbent un rayonnement incident. Ceci a donné naissance à deux types de méthodes d'analyse :
Le rayonnement incident peut interagir de plusieurs manières avec l'atome :
Dans le cas ou le rayonnement est absorbé, l'atome est dit " excité " car son état d'énergie n'est pas l'état minimal. Il s'ensuit donc une " relaxation " (ou " désexcitation ") : un électron d'une couche supérieure vient combler la case quantique laissée vacante par l'électron éjecté.
Si l'énergie de transition est modérée (c'est-à-dire si le rayonnement incident avait une énergie modérée), la relaxation provoque l'émission d'un photon de faible énergie (visible ou ultra-violet), c'est le phénomène de fluorescence. Si l'énergie de transition est élevée, on peut avoir deux cas :
rayonnement incident | |||
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effet | infrarouge | visible, ultraviolet | rayons X |
absorption | spectroscopie et microscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) | spectrométrie d'absorption, oxymètre |
radiographie absorption des rayons X (XANES, EXAFS) |
fluorescence | microscope laser microscope à fluorescence |
spectrométrie de fluorescence X | |
diffraction | diffraction de rayons X | ||
effet photoélectrique | XPS, ESCA |
rayonnement incident | |||
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effet | électron | neutron | ion |
absorption | microscope électronique en transmission | ||
émission d'électron | spectrométrie Auger, microscope électronique à balayage |
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diffraction | EBSD, microscope électronique en transmission |
diffraction de neutrons | |
émission X | microsonde de Castaing | PIXE | |
émiss |