Description d'un appareil de diffusion centrale des rayons X destiné à la mesure des intensités à une échelle absolue

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Description d’un appareil de diffusion centrale des

rayons X destiné à la mesure des intensités à une échelle

absolue

V. Luzzati, J. Witz, R. Baro

To cite this version:

141 A.

DESCRIPTION D’UN APPAREIL DE DIFFUSION CENTRALE DES RAYONS X

DESTINÉ A LA MESURE DES INTENSITÉS A UNE ÉCHELLE ABSOLUE

Par V.

_LUZZATI,

J. WITZ et R. BARO

_(1),

Centre de Recherches sur les Macromolécules, Strasbourg.

Résumé. 2014 On décrit un _{dispositif pour l’étude} de la diffusion des _rayons X aux _{petits angles,} en _{rayonnement rigoureusement monochromatique,} à collimation linéaire, et avec _{détection par}

compteur de _Geiger. Les mesures absolues sont effectuées _{par comparaison} directe des intensités

diffusées et de _l’énergie du faisceau incident, ce _{dernier atténué par des filtres étalonnés. On} dis-cute la technique, on _analyse la précision des résultats.

Abstract. 2014 An

X-ray small-angle scattering apparatus is _{described, using} a bent _quartz

focuss-ing monochromator, operating with linear collimation, and a _Geiger counter. Absolute _intensity

measurements are _{performed by comparing} the scattered intensities with the _energy of the

inci-dent beam. _Carefully calibrated filters are used in order to measure the incident beam. Dis-cussion of the _{experimental technique} and _analysis of the accuracy of the results.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE SUPPLÉMENT AU N" 10.

PHYSIQUE APPLIQUÉE TOME 24, OCTOBRE _196~~ PAGE

Introduction.

--

Dans l’étude de la diffusion centrale des rayons X on détermine d’ordinaire

seulement la distribution

_angulaire

de l’intensité diffusée : l’échelle est dite absolue

_lorsque

l’inten-sité diffusée est mesurée en fraction

_d’énergie

incidente. Dans le

_premier

cas

_{l’expérience}

_permet

d’atteindre certains

_{paramètres géométriques,}

aux-quels s’ajoute,

dans le deuxième _cas, un ensemble de

_paramètres

relatifs à la distribution de la den-sité

_{électronique, qui}

_présentent

souvent un intérêt considérable.

Toutefois,

les

_expériences

à l’échelle absolue ont

été rares dans le

_{passé (Guinier}

et

_{Fournet, 1955 ;}

Kratky,

1960),

car elles

_posent

un

problème

diffi-cile : la mesure

_précise

d’intensités dont le

_rapport

peut

atteindre 106.

_{L’expérience}

_acquise

avec la chambre de diffusion centrale décrite dans une note

récente

_(Luzzati

et

_{Baro, 1961)}

nous a

_encouragés

à essayer de résoudre ce

_problème

en atténuant le faisceau incident avec des filtres

_étalonnés,

_{pour le} rendre d’intensité

_comparable

à celle du faisceau diffusé. Cette

_technique

ne

_peut

être

_employée

_que

lorsque

le

_rayonnement

est

_{rigoureusement}

mono-chromatique,

et dans des conditions de collimation

judicieusement

choisies.

Nous décrivons dans cette note le

_dispositif

_pour

mesures absolues _que nous avons mis au

point.

Cet

appareil

dérive de la chambre décrite

précédem-ment

_(Luzzati

et

_{Baro, 1961),}

dont il conserve les

caractéristiques

essentielles,

et notamment le sys-tème de collimation. Le film

_{photographique}

est

toutefois

_remplacé

_par un

_compteur

de

Geiger,

ce

qui

améliore la

_précision

des mesures et étend la

gamme d’intensité

qu’on

peut

explorer

au cours d’une

_expérience.

(1) Adresse actuelle : Collège

Scientifique

Universitaire,

Metz.

Description

de

_{l’appareil.}

- Placés

devant le choix entre conserver le

_montage

_mécanique

de la chambre à détection

_{photographique (Luzzati}

et

Baro, 1961),

en

_{y_ajoutant}

un

_compteur

et son

FIG.1, -

Photographie du _{goniomètre pour la diffusion}

centrale, avec schéma de _principe.

X : tube de rayons X ; 1VI : monochromateur ; f 1: -.

fente _qui définit l’ouverture du faisceau incident ; f2 : fente _qui arrète la diffusion parasite par les lèvres _{de f 1;}

S : _{échantillon ; f,} et _{f4 :} fentes du _{compteur ;} F : filtre

calibré ; C. G. : _Compteur de _Geiger.

142 A

mécanisme de

_balayage,

ou utiliser un

_goniomètre

à

compteur

de

_Geiger,

et lui

_incorporer

le mono-chromateur et le

_système

de

_fentes,

nous avons

opté

pour la deuxième solution

qui

présentait

pour nous

quelques

_avantages

d’ordre

pratique.

L’appareil

est

_représenté

dans la

_figure

1. La source de _{rayons X}

_(X

dans la

_figure

₁₎

est un tube

à

_foyer

fin

_(0,4

X 8

_mm2),

à anticathode de cuivre.

Le

_faisceau,

à la sortie du

_tube,

_{est reçu par} le monochromateur

_M,

_qui

focalise le

_rayonnement

monochromatique

sur la fente d’entrée du

comp-teur

_{f 3}

_(le

_goniomètre

étant à

_{l’angle 0).}

Une pre-mière fente

_{f 1}

limite l’ouverture

_angulaire

du

fais-ceau ; une deuxième fente

_{f 2}

arrête la diffusion

parasite

diffusée par les lèvres de

f 1.

L’échantillon

_S,

sous forme de

_plaquette

_{plane, perpendiculaire}

au

faisceau,

est monté sur l’axe de rotation du

gonio-mètre. La fente

_{f 3}

limite l’ouverture du faisceau

reçu par le

compteur

et définit la _résolution angu-laire : la fente

_{f 4}

atténue le

_rayonnement

_parasite

(voir

plus

loin).

Les filtres étalonnés

(F),

montés

sur des tirettes

_amovibles,

_peuvent

s’intercaler dans le

_faisceau,

à l’entrée du

_compteur,

_portés

_par

une

_{glissière qui}

_peut

recevoir

_jusqu’à

trois tirettes.

Il convient de décrire

_plus

en détail certaines

caractéristiques

de cet

_{appareil :}

les

_filtres,

et leur

étalonnage,

seront discutés au

chapitre

suivant.

MONOCHROMATEUR. - Le faisceau issu du

mono-chromateur doit contenir seulement la raie

_j~Xi,

à l’exclusion de

_KOC2,

car la distance entre les deux

raies,

sur le

_plan

de

focalisation,

est

_grande

_par

rapport

aux écarts que l’on a à mesurer dans les

expériences

de diffusion centrale. On

_peut

obtenir ce résultat par les

_{réglages mécaniques}

du

mono-chromateur,

à condition _que le

_foyer

du tube soit

fin, régulier,

et

_stable,

et _que la lame et _{la presse}

du monochromateur soient d’une excellente

_qualité.

STABILITÉ. - Le

montage

mécanique,

surtout de l’ensemble

_{tube-monochromateur,}

doit être

_rigide,

et l’alimentation du tube doit être stabilisée. Il est

évidemment nécessaire d’éviter de

_trop

_grandes

variations de la

_température

ambiante. Dans nos

expériences

de routine les fluctuations d’intensité du faisceau incident restent inférieures à 1

_%

_pendant

au moins 24 heures.

COLLIMATION. - Le faisceau incident doit être

long

et

_homogène,

sur le

_plan

de

focalisation,

_pour

justifier

le traitement

_théorique

des aberrations de collimation _par le cas limite d’un faisceau infi-niment

_long

et étroit

_{(Luzzati, 1960).}

Dans nos

montages

la

_longueur

du faisceau

_incident,

sur le

plan

de

_{f 3 (fin.}

_1),

est

_toujours

_plus

_grande

_que

35 mm :

_{f la}

distance de l’échantillon à

_{f 3}

est en

général

voisine de 10 cm.

FENTES. - Les lèvres des fentes

(surtout

de

_{f 2)}

doivent être usinées avec

soin,

de manière à éviter

les

_phénomènes

de réflexion totale : nous avons utilisé des

_plaquettes

en

tantale,

polies,

et montées selon le

_procédé

décrit dans la note

_précédente

(Luzzati

et

_{Baro, 1961).}

Nous avons

_adopté

des

fentes à ouverture

_symétrique,

montées sur un chariot à queue

d’aronde,

et _{orientables par}

_rapport

au

faisceau ;

les mécanismes d’ouverture et de

dé-placement

des fentes sont sensibles et

_fidèles,

avec une

précision

meilleure _que

_0,01

mm.

ÉCHANTILLON.

-

Lorsque

l’échantillon est

_solide,

on l’examine sous forme de

_{plaquette plane}

et

homogène.

Les

_poudres

sont tassées dans des

réci-pients, fermés,

si

_nécessaire,

_par deux feuilles

minces,

transparentes

aux _{rayons X.} Les échan-tillons

_liquides

sont enfermés dans des cuves

étanches,

formées par une

_{plaquette plane,}

_percée

d’une

_fente,

et _{fermées par deux feuilles de mica de}

faible

_épaisseur

_(0,01

_mm),

_appliquées

contre la

plaquette ;

un enduit et un _serrage

_mécanique

assurent l’échanchéité. La matière dont est

cons-titué la

_plaquette,

et les détails du

_dessin,

varient selon la nature des échantillons. Il est en outre

possible

d’effectuer des études en faisant varier la

température :

un four

_électrique

et un

_dispositif

réfrigérant

sont

_prévus

à cet effet.

DIFFUSION A VIDE. -- La sensibilité des

expé-riences de diffusion centrale est en

général

limitée par le contraste entre l’intensité que diffuse l’échan-tillon et celle diffusée à vide. Cette dernière est due en

partie

aux fenêtres de la cuve

_{porte-échantillon}

et au

solvant,

en

_partie

au volume d’air que traverse

le faisceau de _rayons

_{X ;}

_{l’importance}

relative de

ces deux facteurs n’est _pas la même dans tous les

types

d’appareils.

Ainsi dans les chambres à

détec-FIG. 2. - Diffusion

parasite due à l’air _{(voir fig. 1).}

a) Chambre à détection _{photographique. Chaque point}

A du film reçoit l’intensité diffusée par tout le volume

d’air _irradié, situé entre la fente f2 et le film (surface

hachurée). ,

b)

Appareil

à _compteur. Le volume d’air irradié « vu »

143 A

tion

_{photographique}

la diffusion _par l’air est

sou-vent

_{prédominante,}

car

_{chaque point}

du film

reçoit

l’énergie

diffusée par la totalité du volume d’air irradié

_(fin.

_{2a) :}

d’où la nécessité

_d’opérer

sous vide. Dans

l’appareil

à

_compteur,

au

contraire,

la diffusion _par l’air _{reçue par le}

_compteur

est en

général

petite,

car le volume d’air _{irradié que o voit »}

le

_compteur

_(~Cg.

_2b~

est _{limitée par les} fentes

_{f 3}

et

_{f 4.}

_{L’expérience}

a montré _que le

_dispositif

néces-saire _{pour évacuer} l’air du

_trajet

des

_{rayons X}

introduit bien

_plus

d’inconvénients

_{qu’il n’apporte}

d’avantages.

RÉGLAGES ET ALIGNEMENTS. - Ces

opérations

sont

_analogues

à _{celles décrites pour la chambre}

photographique,

une _{fois que l’on} a rendu

paral-lèles entre eux le faisceau de rayons

X,

l’axe de rotation du

_goniomètre,

et les

_quatre

fentes.

Étalonnage

des filtres. - Nous

avons étalonné une

_vingtaine

de

_filtres,

dont le taux

_{d’absorption}

s’échelonne entre

_1,5

et 200.

Chaque

filtre est constitué d’une ou

_plusieurs

feuilles de nickel

_{d’épaisseur}

voisine de

_0,01

_mm, montées dans une tirette

_rigide.

Le choix du nickel

est

_imposé

_{par la composition}

_spectrale

du faisceau incident. Le faisceau issu du monochromateur

con-tient en

_effet,

en

_plus

de la raie

_{caractéristique}

_~«1,

une faible

_proportion

de

_rayonnement

de

longueur

d’onde fractionnaire

1

kKa1, 1

_a

etc...

Ce

_rayonnement

est en

_{général plus pénétrant}

que la raie

caractéristique ; toutefois,

dans le cas

du

_nickel,

et

_lorsque

l’ anticathode est en

cuivre,

le coefficient

_{d’absorption}

_{pour ÀKCl}

et ~

_ga~

est sen-siblement le même

_(tll.54A

- 438

cm‘i ;

llo.77A = 490 eni-1.

Londsale,1948).

On

_peut

éviter la

_présence

de

_rayonnement

de

longueur

d’onde

_plus

courte

_(X

_1,54/3

_A)

en abaissant la tension d’alimentation du tube de rayons X au-dessous du seuil d’excitation

(25

kV

pour i-

=

0,513

Á).

Ces conditions

peuvent

être

vérifiées par la mesure du taux

d’absorption

d’un

filtre en fonction de la tension d’alimentation.

L’ex-périence

consiste à mesurer

_{l’intensité Il}

d’une raie de diffraction d’un échantillon _peu absorbant et

l’énergie Eo

du faisceau

_incident,

ce dernier atténué

par des filtres : le

rapport

Eol] 1

est

_{proportionnel}

au taux

_{d’absorption}

des filtres. On constate

_(fin.

₃₎

que

~~ JI1

est

indépendant

de la tension

jusqu’à

30

_{kV ;}

ensuite l’excitation du

_rayonnement

péné-trant devient notable. Nous avons alimenté le

tube de _rayons

_X,

_par la suite à une tension de 30 kV. On constate _{par ailleurs}

_{(fig. 3)}

_{que le}

rendement du

_tube,

mesuré _{par le}

_rapport

entre

_Il

et la

_{puissance électrique dissipée,}

ne croît _pas sen-siblement avec la

tension,

au delà de 30 kV.

Puisque

les filtres sont étalonnés à l’aide du faisceau _{de rayons}

_X,

_{et que} les

_temps

de

_comptage

sont

_longs,

il est nécessaire d’éviter les

pertur-bations _que

_peuvent

introduire les fluctuations lentes d’émission. On _y

_parvient

en alternant toutes

les 10 minutes environ les deux

_opérations

inhé-rentes à la mesure d’un filtre

_(mesure

d’intensité en

présence

et en absence du

filtre) :

_{l’expérience}

a

montré que dans ce cas la

_dispersion

ne

_dépasse

_pas de manière

_appréciable

celle due à la

_statistique

de

comptage.

FIG. 3. - Variation de

l’absorption

d’un filtre

(Eo/11)

(courbe -+-+) et rendement du tube

_(IIIW)

(courbe -o-o), en fonction de la tension d’alimentation

du tube de rayons X. Échantillon : gel mésomorphe de laurate de _potassium dans l’eau. Taux _{d’absorption} des

filtres : 3 x 104.

Le détecteur est dans nos

expériences

un

comp-teur de

_Geiger,

dont il convient de déterminer la courbe de

_réponse.

Nous avons utilisé dans ce but

un filtre de

_référence,

dont nous avons déterminé

le taux

_{d’absorption}

_apparent

en fonction de l’in-tensité du faisceau incident. Soit N le nombre de

photons

reçus par le

compteur

en une

_{seconde, n}

le nombre de coups

enregistrés :

appelons

g(n)

le

rapport

N jjt.

La forme de

_gaz)

est _connue, du moins pour n

petit (nt

«

_{1) (Klug}

et

_Alexander,

1954) :

t est le

_temps

mort du

_compteur.

Fa est le taux

d’absorption

du filtre de référence.

Le

_rapport

entre le _{nombre de coups par} seconde

enregistrés

en

_présence

_(nl)

et en absence

_(n2)

du filtre Fa a _pour

expression :

En

_changeant

les variables nI et n2 par

ni et

144 A

L’analyse

de la loi de variation de

_nljn2

en fonction

_{de ni}

_permet

donc de déterminer les valeurs de Fa et de t. Les

_{points expérimentaux}

~~g.

4) s’alignent

en eff et sur une

_{droite ;}

l’écart est

FIG. 4. - Variation de

nI!n2 en fonction _{de ni}

_(voir

_{éq. 3).}

... points expérimentaux.

20132013201320132013

courbe moyenne.

- - - -- droite

tangente à _l’origine

_(éq.

_{3j .}

inférieur à 1

_%

_{jusqu’à ni £i}

400

_coups/s.

Les valeurs de Fa et

_{de t,}

et l’erreur

_quadratique

moyenne

qui

les

affecte,

ont été déterminées par

un calcul de moindres

_carrés,

effectué avec les

points

expérimentaux

dont nI

300

_{coups /s}

L’étalonnage

des

_filtres,

_qui

_peut

être

_entrepris

lorsque

la courbe de

_réponse

du

_compteur

est

connue, est une

_{opération complexe, qui}

met en

jeu

à la fois des mesures directes de taux

d’absorp-tion,

des mesures relatives par

_rapport

à des filtres de

_référence,

et la

_comparaison

des différents filtres

entre eux. Cette variété de

_procédés

rend délicate

l’analyse

des erreurs : nous en

_{présenterons}

une

analyse simplifiée,

en nous référant à deux cas

limites, qui,

bien

_{qu’idéaux,}

sont assez voisins des conditions

_{expérimentales.}

Dans les deux cas, il convient de discuter

_séparément

les erreurs dues au filtre de

_référence,

au

_temps

mort du

_compteur,

et

aux fluctuations propres du

_comptage.

Le

_premier

cas est celui où un filtre est mesuré par

comparaisons

réitérées avec un filtre de réfé-rence. Le mode

_opératoire

est le suivant. On éta-lonne d’abord un filtre

_F2,

dont le taux

d’absorp-tion est voisin de

_{F2 a ;}

on

_prépare

ensuite un filtre

_F3,

dont le taux

_{d’absorption}

est voisin de

_Fi,

et on l’étalonne par

comparaison

avec la

_paire

F~ ---~

F 2 ;

le filtre

_~’~

_{~F~ ^~}

F4) a

est

_comparé

à

Fa ;

et ainsi de suite

_{jusqu’à Fy.}

On _compare ainsi

_chaque

fois deux filtres, dont le taux

d’absorp-tion est très voisin : la correction due au

_temps

mort

du

_compteur

a donc une faible

_importance,

et on

peut

négliger

l’erreur due à t. L’erreur

_c(F+)

intro-duite sur

_F,

_par Fa se calcule facilement

L’erreur

_quadratique

_{moyenne de}

_chaque

mesure

inhérente à la

_statistique

de

_comptage,

est

_égale

à

_M-1/2,

où lYl est le _{nombre total de coups.} L’erreur totale sur

_Fv

sera donc

_égale

à

2v)

1/2

car la mesure de

_chaque

filtre se fait par deux

opé-rations. On

_peut

illustrer ces résultats _par un

exemple numérique :

calculons l’erreur

_qui

affecte un filtre

Fv

~

105,

mesuré à l’aide d’un filtre de

référence Fa =

1,6216

_±

0,0016,

M étant

égal

à 10~. ~ est ici

_égal

à 25

_(voir

_éq.

_~4~~.

Les erreurs

dues à Fa et à l~ ont les valeurs :

Le deuxième cas est celui où la détermination du

taux

_{d’absorption}

des filtres se fait de

_proche

en

proche,

en utilisant le filtre

_qu’on

vient d’étalonner pour mesurer le

_{suivant, qu’on}

_suppose

_plus

absor-bant,

sans faire

_appel

à des filtres de référence. Au

cours de la mesure de

_chaque

filtre Fi on

_compte

coups,

lorsque

le faisceau est atténué

seule-ment _{par le filtre et nits coups,}

_lorsque

le faisceau est atténué _par les deux filtres

_F;-i

et

Fa.

L’équation

qui exprime

Fv

est la suivante :

Si on admet _{que tous} les

_rapports

ont

la

ni,i

même valeur

_{nalnl, (6)}

devaient :

A

_l’opposé

du cas

_précédent,

l’erreur

_qui

_porte

sur le

_temps

mort est ici

_{prédominante :}

On

_peut

_admettre,

avec une bonne

approxi-mation,

que les

rapports

et sont

Avec les valeurs

_numériques,

de

_l’exemple

précé-dent

_(Fv

.---

105,

.Fa =

NIJN,

=

1,62, v

==

25),

en limitant l’intensité des faisceaux à

_Ni

200,

et en tenant

_compte

de l’erreur

_qui

affecte 1

_(voir

ci-dessus),

on obtient :

L’erreur due à la

_statistique

de

_comptage

est

celle du cas

_précédent.

L’erreur

_quadratique

_moyenne est donc dans ces

deux cas limites voisine de 3

_%.

Il convient en fait de considérer ce résultat comme une

esti-mation par

excès,

car les nombreuses

_opérations

de contrôle

_qu’on

effectue au cours de

_{l’étalonnage}

tendent à améliorer la

_précision.

Par

_ailleurs,

la

précision

sur les filtres a _{pu être confirmée par} l’étude de substances étalon

_(voir

_plus

_loin).

Mode

opératoire.

- L’ensemble des

opérations

expérimentales

aboutit à la détermination d’une fonction

_{normée, appelée}

la suite des

inter-prétations

est basée sur cette fonction. En

_effet,

jn(s)

a, d’une

part,

une définition

_{opérationnelle,}

et d’autre

_part

une

_{expression théorique,}

indé-pendante

des

_contingences

_{expérimentales}

_(Luzzati

1960).

La définition

_{opérationnelle}

de est la

sui-vante :

3(s)

est l’intensité diffusée sous

_{l’angle s,}

mesurée

en

général

en

coups /minute , j

ds est

_l’énergie

totale du faisceau

_incident,

mesurée en nombre

d’impulsions. "’1)

est l’ «

épaisseur »

de

l’échantillon,

mesurée en nombre d’électrons _par

_{cm2, v}

est une

constante

_{(Luzzati, 1960).}

Le suffixe 1 se réfère à

la diffusion _par l’échantillon

_(par

_exemple

cuve

remplie

de

_solution),

le suffixe 2 se réfère à la dif-fusion à vide

_(dans

ce même

_exemple

la cuve

rem-plie

de

solvant).

On

_peut

discuter

_séparément

la détermination

expérimentale

de chacun de ces termes.

L’intensité

_3(s)

est mesurée en

général

en

enre-gistrant

sur

_papier

les

impulsions

du

_compteur,

préalablement intégrées, pendant

la rotation con-tinue du

_goniomètre.

Dans certains cas il est

plus

approprié

de

_compter

le nombre

_{d’impulsions,}

à un

angle

donné. En

_{général, toutefois,}

la mesure _par

enregistrement

est

_{préférable,}

car les

_expériences

peuvent

se

poursuivre

même en l’absence

d’opé-rateur. On

_augmente

la

_précision

en ralentissant la rotation du

_{goniomètre :}

les vitesses extrêmes ont

été jusqu’ici,

dans nos

_{expériences, de 1/8}

et de 8

_{degrés (28) /heure.}

En

_général

on

_balaye

les deux moitiés du

_diagramme

de

_diffraction,

c’est-à-dire les

angles positifs

et

_négatifs.

Un

_{puits amovible,}

monté devant la fente

f 3

(fig, 1),

peut

intercepter

le faisceau

_direct,

_lorsque

le

_goniomètre

le traverse.

On mesure le faisceau direct dans des conditions

analogues

à celles dans

_lesquelles

on

_{enregistre 3(s) :}

l’échantillon

reste en

_place,

ainsi _que les

_quatre

fentes

_1),

dont on

garde

la même ouverture.

On atténue le faisceau avec des

_filtres,

de manière

à ne _pas

_dépasser

les intensités pour

_lesquelles

la

réponse

du

_compteur

est linéaire. On

_balaye

le faisceau

_direct,

et on mesure le nombre total de coups

enregistrés

au cours _{du passage ;} on

_répète

cette

_{opération plusieurs fois,}

_{pour améliorer la}

précision.

On fait en

_général

cette mesure au début

et à la fin de

_{chaque expérience,}

et on

rejette

toute

expérience

au cours de

_laquelle

le faisceau direct a

varié de manière anormale.

La détermination

_{expérimentale}

du

_{terme -1 (le}

nombre d’électrons par

cm2)

varie avec la nature de l’échantillon.

_{Lorsque! s’agit}

de matière solide ou

de

_poudres,

on obtient _{1) par} une

_pesée

et une me-sure de surface. Dans le cas d’échantillons

fluides,

on

_peut

déduire ₁₎ de la densité et de

_{l’épaisseur}

de la cuve ; on mesure cette dernière à l’aide d’un double

_{microscope, qui}

_permet

de viser les deux fenêtres de la cuve. Une autre méthode courante est la détermination du taux

_{d’absorption}

des rayons X par

l’échantillon,

qui

conduit à la déter-mination

_précise

de _1), surtout si le coefficient

d’absorption

de l’échantillon est déterminé au

préalable.

Discussion et conclusions. - Le

dispositif

décrit dans ce

_mémoire,

mis au

_point

et

_{perfectionné}

au

cours des

_cinq

dernières

_années,

a été

_reproduit

en

trois

_{exemplaires ; plusieurs}

centaines

d’expé-riences ont été

_effectuées,

dans l’étude de pro-blèmes variés

_(voir

_plus

loin).

La

_partie

la

_plus

délicate du

_montage

s’est avé-rée être le

_{monochromateur,}

et

_{plus précisément}

la lame de

_quartz

et _{la presse ;} tout défaut localisé dans cet élément entraine de fâcheuses fluctuations du faisceau de _rayons

_X,

liées

_parfois

aux varia-tions de

_{température.}

Par ailleurs on a constaté à

plusieurs reprises

que la

qualité

et la

propreté

des lèvres des

_fentes,

et

_plus

_{particulièrement}

de

_f2

( fig.

1),

est

_{critique ;}

la

_présence

d’un

_grain

de

poussière

peut

suffire _pour

_perturber

_gravement

les

expériences.

Une estimation de la

_précision

des résultats

qu’on

obtient avec cet instrument est

_délicate,

et

doit être

_envisagée

sous des

_aspects

différents. La

fidélité est excellente : les

_expériences

sont

parfai-tement

_{reproductibles,}

même à des années d’inter-valle. L’erreur

_qui

affecte les

_filtres,

discutée

_plus

haut,

a été estimée inférieure à 3

_%,

_pour un taux

d’absorption

de l’ordre de 10b. Une source

expé-146 A

riences on _{suppose que} la hauteur est infinie

(Luzzati,

1960).

En

_fait,

_{pour que} cette condition soit

_satisfaite,

il suffit que la demi-hauteur du

fais-ceau

incident,

sur le

_plan

de

_{focalisation,}

_dépasse

la

largeur

de la

_plage

à l’intérieur de

_laquelle

la

dif-fusion centrale est

_{appréciable ;}

c’est un

_paramètre

qu’il

convient de

_vérifier,

dans la

_pratique,

et

_qu’il

est souvent

_possible

d’améliorer en

rapprochant

le

compteur

de l’échantillon.

Dans les

_quelques

cas favorables où il a été

possible

d’étalonner _{les résultats obtenus par la} diffusion _{centrale des rayons X par}

_comparaison

avec ceux dus à d’autres

_techniques,

l’accord a

toujours

été très satisfaisant. C’est le cas notam-ment de deux

_{protéines globulaires,}

le

_lysozyme

(Luzzati,

Witz et

_{Nicolaïeff, 1961a)}

et la

g-lacto-globuline

(Witz,

Timasheff et

_Luzzati,

en

prépa-ration) :

la masse

_{moléculaire,}

déterminée _par dif-fusion _{centrale des rayons}

_X,

diffère de moins de 1

_%

de la valeur déterminée _{par voie}

_chimique.

Une telle vérification

_porte

évidemment sur l’en-semble de la

_{technique, expériences}

aussi bien _que calculs. En fait

_{l’expérience}

a montré que les erreurs

_qui

bornent la

précision

finale des

résultats,

sont rarement inhérentes à la

_technique

de rayons

X,

mais ont bien

plus

souvent leur

origine

soit dans la

_pureté

de

_{l’échantillon,}

soit dans des mesures

auxiliaires,

dont en

_particulier

la

déter-mination du volume

_spécifique

et de la

concen-tration

(Luzzati,

Nicolaïeff et

_{Masson, 1961).}

Deux

_{caractéristiques importantes}

des

_appareils

de diffusion _{centrale des rayons X} sont le

_pouvoir

de résolution et l’étendue de la zone centrale

souillée _par le faisceau direct. Comme toute

chambre

_{monochromatique}

à

_{focalisation,}

l’appa-reil décrit ici a un

_pouvoir

de résolution très

_élevé,

qui

est

_{indépendant,}

en

_outre,

de l’ouverture du

faisceau incident

_(Luzzati

_{et Baro,1961).}

L’étendue

de la zone centrale souillée

_peut

en

_principe

être réduite

_{jusqu’à dépasser}

à

_peine

la

_largeur

de la

trace du faisceau

_direct,

en diminuant l’ouverture des fentes

_fi

et

_{f 2}

à condition toutefois _que le

_pouvoir

diffusant de l’échantillon _compense la

perte

d’énergie

incidente. Dans le

_réglage

le

_plus

fin _que nous

ayions réalisé,

des mesures

_précises

d’intensité

_{ont pu être f ait e j usqu’à 2 x10-3}

_radians,

soit s =

(750

Á)-l ;

_{nous avons}

étudié,

dans _ces

conditions,

les virus de la

_mosaïque

_jaune

du navet et de la

_mosaïque

du

_tabac,

en solution dans

_l’eau,

à des concentrations

_supérieures

à

_0,3

_%.

Parmi les

_exemples

d’utilisation de cet

_appareil,

ayant

fait

_l’objet

de

_{publications,}

nous _pouvons citer les noirs de carbone

_{(Baro, 1960),}

le

_lysozyme

(Luzzati,

Witz et

_{Nicolaïeff, 1961~),}

la sérum albu-mine de boeuf

_(Luzzati,

Witz et

_{Nicolaïeff, 1961b),}

l’acide

_{désoxyribonucléique}

_(Luzzati,

Masson et

Nicolaïeff, 1961 ; Luzzati,

Masson et

_Lerman,

1961 ; Luzzati,

Luzzati et Masson

_1962),

l’acide

ribonucléique

(Timasheff,

Witz et

_Luzzati,

_{1961 ;}

Luzzati,

Witz et

_{Timasheff,1962),}

le

poly-L-gluta-mate de

_benzyle

_{(Luzzati, Cesari,}

_Spach,

Masson et

Vincent, 1961).

Remerciements. --- Au _cours de la mise

au

point

des

_appareils,

nous avons bénéficié de l’aide

cons-tante de nos

_collègues

du laboratoire de rayons

X,

et tout

_{particulièrement}

de MM.

_Mustacchi,

Skou-lios et Nicolaïeff et de Mme Masson. Par ailleurs la contribution

_technique

de MM. Chanut et

_Carpels

a été essentielle.

Une des stations de diffusion centrale a _pu être

acquise

grâce

à un don de la Fondation Rockefeller.

Manuscrit reçu le 8 _janvier 1963.

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