DiffiX : XRD/XRF portable

Analyse en cours sur une enluminure conservée au Fitzwilliam Museum à Cambridge (Angleterre). © Philippe Walter-LAMS-CNRS

DiffiX – Diffraction des rayons X (XRD) et XRF portable, avec source de CuKa Xenocs dotée d’une optique multicouche conçue avec le LAMS et détecteur d’image plate ou détecteur linéaire Dectris Mythen.

Dans le cadre du contrat européen CHARISMA et du programme MOLAB, le LAMS a effectué de nombreuses campagnes de mesure à l’étranger grâce à un premier dispositif portable de diffraction et fluorescence des rayons X. Nous avons ainsi accès à des informations sur la composition élémentaire (XRF) et les phases cristallines (XRD), directement sur les œuvres. Ce dispositif très original a été conçu par un groupe coordonné par Jacques Castaing, avec un financement européen et la collaboration de l’Institut Néel de Grenoble.

Un concept expérimental nouveau dans la détection des rayons X nous a permis le dépôt par le CNRS d’un brevet(1).

L’épaisseur de matériaux analysée est liée à la pénétration des rayons X. En tenant compte de l’angle entre le faisceau de rayons X et la surface de l’œuvre (ω∼10°), la XRD est obtenue pour une couche de 25 µm d’épaisseur sous la surface pour des éléments légers (Al, Si, K) et de 10 µm pour des éléments lourds (Pb, Hg, Sn). (2)

Le nouveau dispositif est doté d’une optique multicouche Xenocs :

  • Flux = 150E6 photons per second
  • Beam diameter : 200 µm

X-ray tube : 279 x 265 x 57cm 7 kg

Weight of measuring head 10 kg

Détecteur 1 : Vistascan scanner : 226 x 234 x 243cm 6,5 kg ; HV power supply : 165 x 280 x 420cm 8 kg

Détecteur 2 : Dectris Mythen 2R

Références :

1 – Hodeau J.L., P. Bordet, A. Gianoncelli, L. Ortega, A. Prat, P. Walter, J. Salomon, E. Dooryhee, “Device for the X-ray analysis of a specimen, comprising an energy/angle filtering diffraction analyzer system”, Brevet français n°0754151 et US Patent Application Number  12/593,908, 27 mars 2008.

2 – Gianoncelli, A. et al., “A portable instrument for in situ determination of the chemical and phase composition of cultural heritage objects”. X-Ray Spectrometry, vol. 37, 2008, pp. 418 – 423.

3 – P. Martinetto, H. Rousselière et Ph. Walter, Identifier les pigments et comprendre leurs propriétés à partir de la diffraction des rayons X. L’actualité chimique, 2014, 387-389, 170-174.
4 – P. Walter, L. de Viguerie, and J. Castaing, Appareils portables pour l’analyse des œuvres d’art aux rayons X, Images de la physique, pp. 79–85, 2012.

Responsable : Emmanuelle Uher

 

Schéma de l'instrument DiffiX