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Tube Cathodique

Tube cathodique

Le tube cathodique (CRT ou Cathode ray tube en Anglais), fut inventé par Karl Ferdinand Braun, ce composant est un dispositif d'affichage utilisé dans la plus part des écrans d'ordinateurs, télévisions et oscilloscopes. Le tube cathodique fut développé par les travaux de Philo Farnsworth et fut utilisé dans les télévisions jusqu'aux début des années 2000 remplacé progressivement par les écrans plasmas, les écrans LCD.

Origines

La première version du tube cathodique fut une diode à cathode froide, en fait une modification du tube de Crookes avec une couche de phosphore sur la face, ce tube est parfois appelé tube Braun. La première version utilisant une cathode chaude fut développée par J. B. Johnson et H. W. Weinhart de la société Western Electric. Ce produit fut commercialisé en 1922.

Fonctionnement

Les rayons cathodiques sont des flux d'électrons à haute vitesse provenant de la cathode du tube, cette vitesse importante est due à la haute tension de l'anode. Dans un tube cathodique, les électrons sont focalisés, soit magnétiquement par une bobine ou bien électrostatiquement par une grille de manière à obtenir un mince rayon, la densité du rayon peut éventuellement être contrôlé par une grille comme c'est le cas dans les tubes TV. Ce rayon est en suite dévié soit magnétiquement par des bobines(comme dans un tube TV) ou bien électrostatiquement par des électrodes de déflections (dans la plus part des oscilloscopes). Ce rayon arrive ensuite sur l'anode recouverte d'une matière phosphorescente, souvent à base de terres rares. Quand les électrons frappent cette surface, de la lumière est émise.

L'affichage à balayage

lumière Dans le cas des télévisions et des écrans d'ordinateurs modernes, toute la face du tube est scannée selon un parcours bien défini, et l'image est créée en faisant varier l'intensité du flux d'électron (le faisceau) au long de son parcours. Le flux dans toutes les TV modernes est dévié par un champ magnétique appliqué sur le col du tube par un « joug magnétique » (magnetic yoke en anglais), qui est composé de bobines (souvent deux) enroulées sur de la ferrite et contrôlées par un circuit électronique. Cela est un balayage par déflection magnétique.

L'affichage vectoriel

écrans d'ordinateurs Dans le cas d'un oscilloscope, l'intensité du faisceau est maintenue constant, et l'image est dessinée par le chemin que parcourt le faisceau. Normalement, la déflection horizontale est proportionnelle au temps, et la déflection verticale est proportionnelle au signal. Les tubes pour ce genre d'utilisation sont long et étroit, de plus la déflection est assurée par l'application d'un champ électrostatique dans le tube à l'aide de plaques (de déflection) situées au niveau du col du tube. Ce type de déflection est plus rapide qu'une déflection magnétique, car dans le cas d'une déflection magnétique, l'inductance de la bobine empêche les variations rapides du champ magnétique (car elle empêche la variation rapide du courant qui crée le champ magnétique).

Affichage vectoriel des ordinateurs

Les premiers écrans graphiques pour ordinateurs utilisaient des tubes à commande vectorielle semblables ceux des oscilloscopes. Ici le faisceau traçait des lignes entre des points arbitraires, en répétant cela le plus vite possible. Les moniteurs vectoriels furent utilisés pour la plus part des écrans d'ordinateur de la fin des années 1970 jusqu'au milieu des années 1980. L'affichage vectoriel pour ordinateur ne souffre pas d'aliasing et de pixelisation, mais est limité, car il peut seulement afficher les contours des formes, et une faible quantité de texte, de préférence gros (car la vitesse d'affichage est inversement proportionnelle au nombre de vecteurs à dessiner, « remplir » une zone en utilisant plein de vecteurs est impossible tout comme l'écriture d'une grande quantité de texte). Certains écrans vectoriels sont capables d'afficher plusieurs couleurs, souvent en utilisant deux ou trois couches de phosphore. Dans ces écrans, en contrôlant la force du faisceau d'électrons, on contrôle la couche atteinte et donc la couleur affichée qui le plus souvent était soit le vert, l'orange ou le rouge. D'autres écrans graphiques utilisaient des tubes de stockage (storage tube). Ces tubes cathodiques stockaient les images et ne nécessitaient pas de rafraîchissement périodique.

Écrans couleurs

Principe

Les écrans couleurs utilisent trois matières regroupées en un point, la face du tube est donc recouverte de points minuscules. Chacune de ces matières produit une couleur si elle est soumit à un flux d'électrons, les couleurs sont les suivantes : le rouge, le vert et le bleu. Il y a trois canons à électrons, un par couleur, et chaque canon ne peut allumer que les points d'une couleur, un masque est disposé dans le tube avant la face pour éviter qu'un canon ne déborde sur l'autre.

Protections

Le verre utilisé pour la face du tube, permet le passage de la lumière produite par le phosphore vers l'extérieur, mais dans tous les modèles modernes il bloque les rayons X générés par l'impact du flux d'électrons à haute énergie. C'est pour cette raison que le verre de la face est chargé en plomb (c'est donc du verre cristal). C'est grâce à cela et aux autres blindages internes, que les tubes peuvent satisfaire les normes de sécurité de plus en plus sévères en matière de rayonnement.

Rendu des couleurs

Les tubes cathodiques ont une caractéristique intensité du flux d'électrons, intensité lumineuse qui n'est pas linéaire, on appelle cela le gamma. Pour les premières télévisions, le gamma de l'écran fut un avantage, car en compressant le signal (un peu à la manière d'une pédale de compression pour guitare) le contraste est augmenté (note: on ne parle pas de compression numérique, mais de compression d'un signal, qui peut être définie par une réduction de ce qui a un niveau faible et une augmentation de ce qui est plus élevé). Les tubes modernes ont toujours un gamma (plus faible), mais ce gamma peut être corrigé, de manière à obtenir une réponse linéaire, permettant de voir l'image sous ses vrais couleurs, ce qui est très important dans l'imprimerie entre autres.

Électricité statique

Certains écrans ou télévisions utilisant des tubes cathodiques peuvent accumuler de l'électricité statique, inoffensive, sur la face du tube ce qui peut entraîner l'accumulation de poussières réduisant la qualité de l'image, un nettoyage est donc nécessaire (avec un chiffon sec ou un produit adapté car certains produits peuvent abîmer la couche antireflet si elle existe).

Autres technologies

Les tubes cathodiques ont des chances de devenir obsolètes car peu à peu les écrans à plasma et les écrans à cristaux liquides remplacent les écrans à tube cathodiques. Ces nouveaux types d'écrans ont pour avantages un encombrement réduit et une consommation plus faible. De plus leur prix devient de plus en plus proche de celui des écrans à tubes. Leur rendu des couleurs est maintenant identique aux tubes. Le temps de latence de plus en plus faible permet (pour certains modèles en dessous de 12ms), d'utiliser des jeux d'action tels que Doom 3, sans avoir à subir des traînées d'affichage lors de mouvements rapides. Ces traînées étaient jusqu'a présent un frein important pour une utilisation dans les écrans d'ordinateurs grand public.

Applications


- La plupart des téléviseurs et écrans d'ordinateur
- Les oscilloscopes
- Les radars Catégorie:Tube électronique ja:ブラウン管 ko:음극선관

Karl Ferdinand Braun

:Ferdinand Braun

Cathode froide

Le terme de cathode froide est employé pour les tubes électroniques lorsque la cathode n'est pas chauffée. Dans ce genre de tubes ce n'est pas l'effet thermoïonique qui est utilisé pour permettre l'émission d'électrons. Ce type de cathode est courante pour les tubes à gaz et peut aussi être utilisée pour certains tubes à vide.

Techniques

Certaines cathodes froides utilisent une technique qui consiste à déposer une couche de terres rares sur la cathode pour obtenir l'émission d'électrons. Une autre technique utilisée dans les tubes à gaz est d'ajouter une source de radiation bêta pour débuter l'ionisation du gaz présent dans le tube. Pour les tubes à vides émetteurs de champs, la technique utilise des nanotubes formant des bosses qui soumis à un champ magnétique ont la capacité d'émettre des électrons.

Exemples

Le meilleur exemple est le tube néon (pour l'éclairage et la signalisation). Un autre exemple peut-être le tube nixie. D'autres tubes utilisent cette méthode comme le thyratron, krytron, sprytron, ignitron et tube à vide émetteur de champ.

Intérêt

Le principal avantage des cathodes froides est de réduire la consommation par rapport aux tubes classiques, on obtient ainsi un rendement plus élevé.

Voir aussi

Physique des plasmas Catégorie:Tube électronique

Tube à rayons X

Les tubes à rayons X sont des dispositifs permettant de produire des rayons X, en général pour trois types d'applications :
- radiographie et tomographie (imagerie médicale) ;
- radiocristallographie (diffraction de rayons X, voir aussi l'article Diffractomètre) ;
- analyse chimique élémentaire par spectrométrie de fluorescence X. Il existe plusieurs types de tubes.

Principe de fonctionnement

Quel que soit le type de tube, la génération des rayons X se fait selon le même principe. Une haute tension électrique (de l'ordre de 20 à 100 kV) est établie entre deux électrodes. Il se produit alors un courant d'électrons de la cathode vers l'anode (parfois appelée « anticathode » ou « cible »). Les électrons sont freinés par les atomes de la cible, ce qui provoque un rayonnement continu de freinage ou Bremsstrahlung, dont une partie du spectre est dans le domaine des rayons X. Ces rayons X excitent les atomes de la cible, et ceux-ci réémettent un rayonnement X caractéristique par le phénomène de fluorescence X. Le spectre sortant du tube est donc la superposition du rayonnement de freinage et de la fluorescence X de la cible. Les tubes de rayons X ont un rendement extrêmement mauvais, la majeure partie de la puissance électrique (99 %) est dissipée sous forme de chaleur. Les tubes doivent donc être refroidis, en général par une circulation d'eau.

Tube de Crookes

Historiquement, le premier tube à rayons X fut inventé par sir William Crookes. Il s'agissait à l'origine de provoquer une fluorescence lumineuse de minéraux. Le tube de Crookes est encore appelé tube à décharge, tube à gaz ou tube à cathode froide. Il s'agit d'une ampoule en verre dans laquelle on fait le vide ; il reste une pression d'air résiduelle d'environ 100 Pa (env. 1 torr). Elle contient une cathode métallique, en aluminium, de forme concave pour concentrer le flux d'électrons, et une anode, ou « cible ». Une bobine d'induction qui fournit une haute tension. Il se produit alors une ionisation de l'air résiduel, sous la forme d'un éclair ou « décharge », qui provoque un flux d'électrons de la cathode vers l'anode. Ce flux, appelé rayon cathodique, produit un rayonnement électromagnétique qui est capable de créer de la lumière de fluorescence sur certains corps ainsi que produire des décharges de corps électrisés à distance. Il crée également des rayons X. Ce tube ne permet de créer des rayons X que par intermittence. Il n'est plus utilisé dans les appareils modernes.

Tube de Coolidge

fluorescence Le tube de Crookes fut amélioré par William Coolidge en 1913. Le tube de Coolidge, encore appelé tube à cathode chaude, est le tube le plus largement utilisé. C'est un tube sous vide poussé (env. 10-4 Pa, env. 10-6 torr). Dans le tube de Coolidge, les électrons sont émis par un filament de tungstène chauffé par un courant électrique (effet thermoionique également utilisé dans les tubes cathodiques de téléviseur). Le filament constitue la cathode du tube. La haute tension est établie entre la cathode et l'anode, ce qui accélère les électrons émis par le filament. Ces électrons viennent frapper l'anode. Dans les tubes dits « à fenêtre latérale », les électrons sont concentrés (focalisés) par une pièce appelée Wehnelt placée juste après le filament. D'un point de vue électrique, on a donc :
- un filament aux bornes duquel on établit une basse tension, afin de créer un courant électrique chauffant (effet Joule) ;
- dans certains tubes, une pièce de forme particulière ayant une tension légèrement négative par rapport au filament (c'est-à-dire par rapport aux deux bornes du filament), afin de repousser les électrons issus du filament vers le centre de la pièce ; c'est le Wehnelt ;
- une anode cible ayant une tension fortement positive par rapport au Wehnelt au filament. On distingue deux géométries de tube :
- les tubes à fenêtre latérale : le filament est un solénoïde rectiligne et placé est face à la cible et la cible est biseautée ; Les électrons vont en ligne droite ;
- les tubes à fenêtre frontale : le filament est un solénoïde circulaire et entoure l'anode ; la trajectoire des électrons est courbe. Image:Tube RX a fenetre laterale.png|Tube à fenêtre latérale Image:Tube RX a fenetre frontale.png|Tube à fenêtre frontale

Tube à anode tournante

Les tubes à anode tournante sont une amélioration des tubes de Coolidge permettant d'avoir des intensités de rayons X importantes. Une des limitations de la production de rayons X est en effet la chaleur produite par le phénomène. On prend donc une grande anode de forme cylindrique et on la fait tourner, ainsi, chaque partie de l'anode n'est irradiée que durant un court instant, ce qui facilite la dissipation de la chaleur. On peut ainsi atteindre des puissances de l'ordre de 15 kW.

Conditions de fonctionnement des tubes à cathode chaude

Paramètres du spectre

Les trois paramètres importants des tubes à cathode chaude (tubes de Coolidge et tubes à anode tournante) sont :
- l'intensité parcourant le filament, qui va déterminer la quantité d'électrons émis et donc la quantité de rayons X émis (intensité) ;
- la haute tension entre l'anode et la cathode, qui va déterminer la forme du spectre continu de freinage et notamment l'énergie maximale des rayons X émis ;
- la nature chimique de la cible, qui va déterminer le spectre spécifique, qui sont les longueur d'onde ayant le plus d'intensité. L'intensité des rayons X est directement proportionnelle à l'intensité du courant qui parcours le filament, toutes choses étant égales par ailleurs. L'intensité du courant du filament varie typiquement de 5 à 50 mA pour un tube de Coolidge, plus pour un tube à anode tournante. Le rôle de la haute tension est plus complexe. Les électrons de charge e sont accélérés avec la haute tension V, leur énergie cinétique E0 est donc :E_0 = V \cdot e s'il est exprimé en kilo électron-volts (keV), E0 à la valeur numérique de V en kilo-volts. Si E0 est inférieure à l'énergie d'ionisation des électrons de cœur des atomes de la cible, on n'a que du rayonnement continu de freinage. Si E0 est supérieure à cette énergie d'ionisation, la cible va émettre de la fluorescence. On verra en général les raies Kα1, Kα2 et Kβ des atomes de la cible. Plus on augmente la haute tension, plus l'énergie maximale des photon augmente, donc plus la longueur d'onde minimale diminue. La nature chimique de la cible va faire varier les énergies/longueurs d'onde des raies de la cible.

Cas de la diffraction X

Pour la diffraction X, on s'intéresse principalement aux raies Kα de la cible, pas au rayonnement de fond. En effet, la direction de diffraction dépendant de la longueur d'onde (selon la loi de Bragg), on cherche à avoir la plupart du temps une radiation monochromatique (à l'exception des clichés de Laue). En fait, on élimine en général la raie Kβ mais on conserve les raies Kα1 et Kα2, ainsi que le rayonnement continu de freinage qui contribuera au bruit de fond. Dans certains cas où le rapport signal-sur-bruit est capital, on utilise un monochromateur, au prix d'une perte importante d'intensité — on a alors une radiation « réellement » monochromatique. On utilise typiquement des hautes tensions de 50 kV, et des cibles de cuivre en général, parfois de cobalt ou de manganèse. En effet, la longueur d'onde des raies Kα1 du cuivre (de l'ordre de 1,6 Å) permet d'observer le phénomène de diffraction pour une grande plage de distances interréticulaires (d allant de 0,9 à 9,2 Å sur une plage angulaire 2θ de 10 à 120°, voir l'article Loi de Bragg). Par contre, les raies du cuivre ont une énergie suffisament grande (8 keV pour la Kα1) pour exciter les atomes de fer, la fluorescence induite sur les échantillons contenant majoritairement du fer (comme les aciers et fontes) donne donc un bruit de fond très élevé. L'utilisation d'un tube au cobalt ou au manganèse permet de réduire ce bruit de fond parasite puisque les énergies des photons sont insuffisantes pour exciter le fer (la raie Kα1 du cobalt a une énergie de 6,9 keV, celle du manganèse 5,9 keV) ; une autre solution consiste à mettre un monochromateur arrière (c'est-à-dire situé entre l'échantillon et le détecteur) ou d'utiliser un détecteur filtrant de manière précise les énergies des photons (détecteur solide du type de ceux utilisés en analyse dispersive en énergie) afin d'éliminer la composante fluorescente du fer. Le tube au manganèse est également utilisé pour le mesure des contraintes (stress) : le décalage angulaire Δ2θ pour une déformation de la maille de ε vaut : :\Delta 2 \theta = -2 \tan \theta \cdot \varepsilon donc plus 2θ est élevé, plus le décalage Δ2θ est important. Or, la longueur d'onde de la raie Kα1 du manganèse (de l'ordre de 2,1 Å) permet d'avoir des angles de diffraction plus élevés.

Cas de la fluorescence X

En fluorescence X, le contexte est différent. Il faut ici avoir des photons ayant une énergie suffisante pour exciter les atomes que l'on veut détecter. On choisit de ce fait des cibles en éléments lourds, comme le rhodium pour la plupart des tubes (la raie Kβ a une énergie de 22,7 keV), ou parfois le palladium (en général pour les minitubes, la raie Kβ a une énergie de 23,8 keV). Les éléments ayant une énergie d'ionisation plus élevée sont excités par les photons du rayonnement continu de freinage. La limitation principale est due à la puissance du générateur. En effet, si l'on veut plus d'intensité, il faut diminuer la haute tension ; cette situation est adaptée à la mesure des éléments légers car ceux-ci n'ont besoin que de photons de faible énergie, par contre, leur signal étant faible, il faut augmenter l'intensité. Si par contre, on veut exciter les atomes lourds, il faut une haute tension plus élevée, donc diminuer l'intensité ; ceci ne pose pas de problème car les atomes lourds donnent un signal important. La plupart des spectromètres ont un tube de Coolidge alimenté par une puissance électrique de 1 à 4 kW. Cependant, tout le rayonnement du tube ne sert pas à exciter les atomes de l'échantillon ; une partie est diffusée par diffusion Rayleigh ou par effet Compton. Les pics caractéristiques de la cible apparaissent donc sur le spectre mesuré, même si l'échantillon ne contient pas de ces éléments. Ces phénomènes peuvent gêner la détection des éléments ayant des pics d'une énergie proche de ceux de l'anode du tube. Pour éviter ceci, on peut
- soit mettre un filtre pour couper la partie gênante du spectre du tube ; on utilise des filtres de quelques centaines de micromètres, souvent en cuivre ou en aluminium ;
- soit utiliser un tube avec une anode ayant des pics à un endroit qui ne gêne pas, comme par exemple une anode de chrome.

Vieillissement du tube

Le vieillissement du tube fait intervenir trois phénomènes :
- la porosité du tube, qui provoque une baisse du vide ;
- la sublimation du filament ;
- la corrosion. Le filament de tungstène est chauffé et sous vide, il va donc naturellement se sublimer. Le gaz de tungstène ainsi créé va migrer dans le tube et se condenser sur les parois ainsi que sur la fenêtre. On va donc avoir trois effets :
- le tungstène sur la fenêtre va faire effet de filtre, et absorber les rayons X de faible énergie ; on a donc au fur et à mesure une baisse de l'intensité dans les grandes longueurs d'onde ; en spectrométrie de fluorescence X, cela se traduit par une baisse de sensibilité pour les éléments légers ;
- le tungstène déposé étant bombardé de rayons X, il va fluorescer ; en diffraction de rayons X, l'apparition de pics caractéristiques du tungstène, et notamment de la raie L (en notation de Siegbahn), va donner lieu à des pics de diffraction parasites ;
- le filament s'amincit, ce qui à terme peut conduire à sa rupture. La fenêtre du tube est la plus fine possible afin d'absorber le moins de rayons X. Le tube étant sous vide, les gaz vont lentement diffuser vers l'intérieur du tube. Ceci est particulièrement vrai pour les tubes mis dans une atmosphère d'hélium (cas des spectromètres de fluorescence X mesurant des liquides), l'hélium étant une molécule très petite. Lorsque le vide n'est plus suffisant, il se produit des arcs électriques (ionisation du gaz sous l'effet de la haute tension) appelés « flashages », qui empêchent la production de rayons X. Lorsque les flashages deviennent trop fréquent, le tube est inutilisable et doit être changé. Le tube est refdoidit à l'eau. L'humidité va avoir tendence à se condenser sur les parties froides, et notamment les tubulures métalliques transportant l'eau dans le tube. Cette humidité va accélérer la corrosion du métal. C'est une des raisons pour laquelle le tube est gardé allumé hors utilisation (on le met en général au minimum de la haute tension et de l'intensité, par exemple 20 kV et 5 mA) : en gardant le tube chaud, on évite la condensation. L'autre raison pour laquelle le tube est maintenu allumé hors fonctionnement est pour éviter les chocs thermiques. Selon les conditions d'utilisation, la durée de vie d'un tube va de un à dix ans, avec une moyenne de trois à cinq ans.

Voir aussi

Article connexes


- Autres modes de production de rayons X :
  - désintégration (radioactivité) ;
  - rayonnement synchrotron

Liens externes


- [http://members.chello.nl/~h.dijkstra19/page5.html The Cathode Ray Tube site (English)] Catégorie:Électromagnétisme Catégorie:Mesure physique catégorie:Radiocristallographie Catégorie:Tube électronique

Phosphore

ko:인 ja:リン th:ฟอสฟอรัส Le phosphore est un élément chimique de symbole P et de numéro atomique 15 appartenant au groupe des pnictogènes. Le phosphore se présente sous plusieurs formes de couleur différente : blanc-jaune, rouge, et violet-noir. Très pur, le phosphore « blanc » est transparent; plus généralement il est blanc ambré, légèrement malléable avec une faible odeur d'ail. Les formes rouge et noir peuvent se présenter en poudre ou cristallisées. Le nom dérive du mot grec fosforos, ce qui signifie porteur de lumière. Le nom a été attribué au fait que le phosphore blanc émet de la lumière visible dans l'obscurité quand il est exposé à l'air.

Histoire

Il est vraisemblable que l'alchimiste arabe Alchid Bechil ait identifié le phosphore dès le 12e siècle. La découverte de cet élément est attribuée à Hennig Brand en 1669 en Allemagne à partir de l'urine. Il obtint un matériau blanc qui luisait dans l'obscurité, et brûlait en produisant une lumière éclatante Les premières allumettes utilisaient du phosphore blanc dans leur composition : la toxicité du phosphore les rendait d'ailleurs assez dangereuses : leur usage entraîna des meurtres, des suicides et des empoisonnements accidentels (une légende apocryphe raconte qu'une femme tenta d'empoisonner son mari avec du phosphore blanc, mais celui-ci s'en aperçut du fait de la lumière émise par son ragoût). De plus, l'inhalation des vapeurs de phosphore entraînait, chez les ouvriers des fabriques d'allumettes, une nécrose des os de la mâchoire, connue sous le nom de nécrose phosphorée. Lorsque le phosphore rouge fut découvert, son inflammabilité et sa toxicité plus faibles poussèrent à son adoption comme une alternative moins dangereuse pour la fabrication des allumettes.

Propriétés

Les phosphores blanc et rouge ont une structure tétragonale.
Il existe un phosphore noir allotrope, ayant une structure similaire à celle du graphite : les atomes sont arrangés en couches hexagonales, et il est conducteur électrique.

Propriétés chimiques

Le phosphore blanc s'enflamme spontanément à l'air dès 34°C; il peut être conservé dans l'eau. La forme rouge est plus stable mais doit néanmoins être manipulée avec précautions. Le phosphore est l'un des éléments indispensables à la vie. Différents phosphates sont nécessaires aux plantes et aux animaux pour leurs cellules, leurs squelettes. les composés du phosphore transportent l'énergie dans leurs cellules avec l'ATP (acide adénosinetriphosphorique) et forme, avec la désoxyribose, le squelette de l'ADN, l'acide désoxyribonucléique.

Toxicologie

Le phosphore blanc est un poison violent (la dose léthale est de 50 mg). Voir la fiche toxicologique FT100 sur le site de l'INRS [http://www.inrs.fr] : [http://www.inrs.fr/INRS-PUB/inrs01.nsf/inrs01_catalog_view_view/814FB952746F7D38C1256CE8005A6AA7/$FILE/visu.html?OpenElement Phosphore] L'hydrogène phosphoré ou phosphine, de formule PH3, est un gaz incolore, d'odeur alliacée, très toxique.

Gisements

Les phosphates sont des minéraux assez fréquents.

Utilisation

Phosphore


- Allumettes et pyrotechnie : le phosphore sous sa forme rouge est l'élément igniteur des allumettes et d'un grand nombre de dispositifs pyrotechniques.
- Alliage : dans l'acier et le bronze
- Les bombes incendiaires au phosphore ont été largement utilisées pendant et depuis la Seconde Guerre mondiale.

Phosphate

De loin l'utilisation la plus répandue du phosphore.
- Engrais : monohydrogénophosphate CaHPO4 ou dihydrogénophosphate Ca(H2PO4)2
- Pâte dentifrice : agent polisseur sous forme de dihydrogénophosphate et comme apporteur de fluor Na2PO3F
- Additif stabilisant (E339, E340) : des phosphates de sodium ou de potassium, substances « tampon » ont un effet stabilisateur dans des compositons alimentaires.

Acide phosphorique H3PO4


- Détartrants : On utilise une solution d'acide phosphorique comme détartrant pour les appareils sanitaires et ménagers, tels les cafetières électriques.
- Additif alimentaire (E 338) : agent acidifiant dans les boissons gazeuses

Voir aussi

Liens externes
- [http://www.periodictableonline.org/elem_fr.cfm?IDE=P Table périodique - Phosphore]
- [http://www.lenntech.com/français/data-perio/P.htm Table périodique - Phosphore Impact sur l'environnement] catégorie:élément chimique

Électron

L'électron est une particule élémentaire portant une charge électrique fondamentale négative égale à -1,6 × 10-19 coulomb La masse d'un électron est d'environ 9,11 × 10-31 kg, ce qui correspond à environ 1/1 800 de la masse d'un proton. L'électron fait partie de la famille des leptons(fermion), et est de ce fait considéré, en l'état actuel des connaissances, comme étant une particule fondamentale (c'est-à-dire qu'il ne peut pas être brisé en de plus petites particules). lepton d'hydrogène montrées en sections transversales avec un code des couleurs représentant la probabilité de densité]] Le volume occupé par cette particule est extrêmement petit. Quelle que soit son éventuelle forme, si ce mot a encore un sens pour ce genre d'objet, sa largeur est en tous les cas inférieure à 10-18 mètre, soit un millionnième de millionnième de millionnième de mètre. Les atomes sont constitués d'un noyau atomique (lui-même constitué de nucléons: les protons et les neutrons) entouré par un nuage électronique. L'électron est un fermion : il possède ainsi un spin 1/2 et suit la statistique de Fermi-Dirac. L'anti-particule associée à l'électron est le positron (ou positon). C'est en bougeant des électrons que l'on fait:
- un courant
- un champ magnétique
- de la lumière
- des rayons X
- marcher toute l'électronique actuelle
- de la microscopie électronique ou à effet tunnel
- de la chimie, des particules élémentaires, de l'énergie,de la photosynthèse, de la biologie,ou de l'électrodynamique quantique relativiste!
- fonctionner des ordinateurs ou notre cerveau! C'est pour cela que l'électron est l'en tête de l'électromagnétisme

Électricité

L'électricité, ou courant électrique, est définie par un flux net d'électrons, d'ions ou de trous d'électrons (défauts ponctuels des cristaux) ; dans le cas d'un flux d'électrons, ceux-ci sont libérés des noyaux des atomes. Par analogie, on peut comparer le courant électrique au déplacement de moutons (électrons) dans une direction alors que le berger (noyau atomique) reste immobile. Le courant électrique peut être mesuré directement à l'aide d'un galvanomètre (ampèremètre ultra-sensible). Contrairement à ce que semble indiquer son nom, lélectricité statique ne correspond pas du tout à un flux d'électrons. Le terme charge statique, mieux approprié, se réfère à un corps possédant plus, ou moins, d'électrons que ce qui est nécessaire pour contrebalancer la charge positive des protons. On dit que le corps considéré est chargé négativement si l'on est en présence d'un excès d'électrons. Dans le cas contraire, le corps est dit chargé positivement. Enfin, si le nombre d'électrons est égal au nombre de protons, le corps est dit électriquement neutre. La charge électrique peut être directement mesurée à l'aide d'un électromètre.

Dualité onde particule

Comme toutes les particules élémentaires, l'électron est sujet à la dualité onde-particule. Il se comporte tantôt comme une onde, tantôt comme une particule. Dans le tube cathodique d'une télévision, par exemple, l'électron se comporte comme un particule (il a une trajectoire, contrôlée par un champs magnétique, et entre en collision avec l'écran). Lorsqu'il est dans un atome, l'électron se comporte comme une onde stationnaire. La forme des ondes stationnaires des électrons périphériques d'un atome détermine les liaisons possibles que cet atome peut avoir dans une molécule. Le comportement ondulatoire de l'électron s'applique aussi à échelle macroscopique, comme dans l'expérience des fentes de Young. Dans cette expérience, l'électron se déplace sur une distance de l'ordre du mètre, et entre en collision avec un écran. Mais il n'a pas eu de trajectoire entre son point de départ et l'arrivée. Sur le trajet, il s'est comporté comme une onde. Ce phénomène, admis pour la lumière, est beaucoup plus intriguant quand il s'applique à des particules de masse non nulle, comme l'électron.

Histoire

L'électron fut découvert en 1897 par J. J. Thomson au laboratoire Cavendish de l'université de Cambridge alors qu'il étudiait les rayons cathodiques. Voir aussi : Historique des modèles de l'atome

Détails techniques

En mécanique quantique ou plus exactement en électrodynamique quantique, l'électron est décrit par l'équation de Dirac. Dans le modèle standard de la physique des particules, il forme un doublet SU(2) avec le neutrino électronique avec lequel il interagit par l'intermédiaire de l'interaction faible. L'électron possède deux partenaires de même charge mais plus massifs : le muon et le tauon.

Voir aussi


- Électron Auger
- Effet photoélectrique
- Photoélectron
- Électron excité
- Particule bêta
- Mobilité de l'électron Electron Electron ja:電子 ko:전자 simple:Electron th:อิเล็กตรอน

Tension

Catégorie:Électricité Catégorie:Électrotechnique Catégorie:Électricité La tension est une force d'extension.

Électricité

La tension électrique est la différence de potentiel électrique (DDP) entre deux points d'un circuit électrique. Elle est mesurée en volts « V » et son symbole normalisé est U (plus rarement V car on essaie de réserver cette lettre pour les potentiels). Si dans un circuit électrique constitué d'élément de résistance non nulle il existe un courant électrique, alors il y a forcement dans ce circuit un générateur qui délivre une tension à ses bornes. En fonction de l'intervalle auquel appartient sa valeur efficace, une tension peut être classée selon la nomenclature ci-dessous :
- Voir aussi : Champ électrique,

Médecine


- Tension nerveuse
- Tension sanguine
- Tension oculaire

Physique


- Tension d'un cable ko:장력

Terres rares

Les terres rares sont un groupe de métaux aux propriétés très proches. Il comprend les lanthanides: lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, prométhium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutétium ainsi que l'yttrium et le scandium. Ces métaux sont, contrairement à leur appelation, assez répandus dans l'écorce terrestre, à l'égal des métaux usuels. Leur nom vient probablement de la difficulté à les extraire puis les séparer.

Origine

Ils sont, la plupart du temps, présents simultanément dans les minerais tel que la bastnasite, la monazite, la loparite(niobiotitanate), l'apatite, le xénotime (orthophosphate)et les argiles latéritique. Leurs abondance dans la croûte terrestre varie du cérium, le 25 élément le plus abondant (60 ppm), au thulium et au lutécium, les terres rares les moins abondantes (0,5 ppm). Sous forme élémentaire, les terres rares ont un aspect métallique et sont assez tendres, malléables et ductiles. Ils sont aussi généralement chimiquement assez réactif, surtout à températures élevées ou lorsqu'ils sont finement divisés. Monazite : orthophosphate de terres rares et de thorium, (TR,Th)PO4. C'est le plus abondant et également le principal minerai de thorium. Bastnaésite : fluorocarbonate (TR)FCO3, sous-produit d'un minerai de fer.

Utilisation

Nombreux de ces éléments possèdent des propriétés uniques qui les rendent utiles dans de nombreuses applications. (voir leur rubrique). Toutefois une part importante de la production de terres rares est utilisée en mélange. Le mélange des métaux de terres rares appelé mischmétal est généralement riche en terres cériques. Du fait de cette importante proportion de cérium il est incorporé dans les alliages pour pierre à briquet! On l'utilise également comme catalyseur, pour le piégeage de l'hydrogène (réservoir) et comme composant d'accumulateurs (type NiMH).

Précautions

Les utilisateurs professionnels courent des risques. Voir la brochure de l'INRS sur ce sujet: [http://www.inrs.fr/INRS-PUB/inrs01.nsf/IntranetObject-accesParReference/ND+1881/$File/visu.html INRS]

Voir aussi


- Liste des terres rares: [http://fr.wikipedia.org/wiki/Cat%C3%A9gorie:Terre_rare] ja:希土類元素
-

Lumière

La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain. Outre la lumière visible, par extension, on appelle parfois « lumière » d'autres ondes électromagnétiques, tels que ceux situés dans les domaines infrarouge et ultraviolet.

Théories sur la lumière

La lumière, comme tout phénomène de déplacement, peut se concevoir comme une onde ou comme un flux de particules (appelées en l'occurrence photons). Les lois de Maxwell, ou à une échelle plus humaine les lois de l'optique géométrique, décrivent bien le comportement de ces ondes. Cette description classique est tout fait valide et très utilisée au sein de la communauté scientifique. Cependant, elle n'explique pas la quantification de l'énergie transportée par le rayonnement, phénomène observé et expliqué par Albert Einstein dès 1913 en postulant l'existence des photons. Toutefois, la physique moderne considère que chacun de ces photons peut lui-même être considéré comme une onde (ce qu'on appelle la dualité onde-particule ou onde-corpuscule en mécanique quantique).
- Photons
- Perception des couleurs

Vitesse de la lumière

La vitesse de la lumière dans le vide, c (comme célérité), est une constante de la physique. C'est la vitesse maximale permise pour tout déplacement d'information ou d'un objet matériel par la théorie de la relativité. Cette propriété a été induite de l'expérience d'interférométrie de Michelson et Morley et a été clairement énoncée par Albert Einstein en 1905. De ce fait, la vitesse de la lumière est exacte, car elle ne dépend pas d'une mesure (imprécise et susceptible de changement avec des progrès de mesure). D'autres unités sont définis à partir de la vitesse de la lumière (Cf. infra).

Addition des vitesses et célérité

La loi d'addition des vitesses v'=V+v est à peu près vraie pour des vitesses faibles par rapport à la vitesse de la lumière. :Du point de vue de la physique classique, un voyageur marchant dans un train a, par rapport au sol, une vitesse égale à celle du train plus (vectoriellement) sa propre vitesse de marche dans le train. Et l'on écrit d =(V+v) t = Vt +vt = la distance parcourue par le train + la distance parcourue dans le train = la distance parcourue par le voyageur par rapport au sol dans le temps t qui est classiquement le même dans le train et au sol, ce qui implique la loi classique d'addition des vitesses. Ceci n'est qu'une approximation, qui devient de plus en plus fausse à mesure que la vitesse v considérée augmente. Un photon va à la même vitesse c que ce soit par rapport au sol ou par rapport au train ! La loi V + c = c' est donc fausse dès lors que c = c' pour V différent de zéro. La loi d'addition des vitesses n'est qu'une approximation de la loi dite de transformation sur les vitesses de Lorentz (appelée parfois d'addition des vitesses, ou plus correctement loi de composition des vitesses). Ce résultat est une des caractéristiques de la relativité restreinte ; la loi de composition des vitesses issue des transformations mathématiques de Lorentz donnent à la limite des faibles vitesses (par rapport à la vitesse c) les mêmes résultats que les transformations de Galilée.

Vitesse de la lumière dans les matériaux

A noter : la vitesse de la lumière n'est pas toujours la même dans tous les milieux et dans toutes les conditions. Par exemple, les écarts de vitesse observés entre deux milieux sont à l'origine du phénomène de réfraction qui permet le fonctionnement des lentilles. Les écarts sont généralement assez faibles, ce qui a permis à beaucoup de gens de parler de vitesse de la lumière au lieu de vitesse de la lumière dans le vide. Mais dans certains cas, une onde lumineuse peut être considérablement ralentie. Les physiciens sont parvenus à ralentir la propagation lumineuse jusqu'à quelques mètres par seconde dans des cas extrêmes.

Utilisation dans le SI

De nos jours, la plupart des unités du système international sont définies à partir de la célérité de la lumière. Une vitesse étant le quotient d'une longueur par une durée, on peut donc définir une distance comme étant le produit d'une durée par une vitesse (en l'occurrence c), ou une durée comme la division d'une distance par c.

Mesure de temps

La seconde est définie dans le système international par un phénomène lumineux : c'est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133.

Mesure de distance


- Le mètre, unité du système international de longueur. En 2005, il est défini comme la distance parcourue par la lumière en 1/299.792.458 de seconde. Il s'agit là d'une définition conventionnelle, toute évolution dans la définition de la seconde aurait un impact direct sur la longueur du mètre. Avec la définition actuelle de la seconde, le mètre est donc égal à : \frac fois la longueur d'onde de la radiation choisie. On peut également dire que la vitesse de la lumière dans le vide, est précisément 299.792.458 m.s-1 : il n'y a pas la moindre incertitude sur ce chiffre, l'incertitude ne réside que dans la définition de la seconde.
- Le mètre, avec ses multiples (millimètre, kilomètre), est très pratique pour mesurer les distances sur la Terre, par contre pour les astronomes, il est un peu court et peu adapté (puisque les astronome n'observent pratiquement que de la lumière). En effet, la Lune, l'astre le plus proche de nous, est à 380 000 000 mètres de nous. Le Soleil, l'étoile la plus proche est à 150 000 000 000 mètres. Ce n'est pas très pratique !! Avec le principe décrit précédemment (distance = c x durée), on définit l'année-lumière comme étant la distance que la lumière parcourt en 1 an. Ainsi le Soleil n'est plus qu'à 8,32 minutes-lumière de nous. Et la Lune à seulement un peu plus d'1 seconde-lumière. L'année-lumière vaut 10 000 000 000 000 000 de mètres (10 millions de milliards de mètres).

Lumière en pratique

Lumières monochromatiques et lumières polychromatiques

La lumière est constituée d'ondes électromagnétiques. De manière générale, une onde est caractérisée par sa longueur d'onde et sa phase. La longueur d'onde correspond à la couleur de la lumière. Ainsi, une lumière constituée d'ondes de la même longueur d'onde, est dite monochromatique. Si en plus toutes les ondes ont la même phase, alors la lumière est cohérente : c'est ce qui se passe dans un laser.

Mesure de la lumière

En matière de mesure de la lumière, il importe de bien définir de quoi on parle
- l'unité de flux lumineux est le lumen = candela.stéradian. Une ampoule électrique courante (15 watts basse consommation ou 75 watts à incandescence classique) produit environ 1500 lumens.
- L'unité internationale d'intensité lumineuse est la candela. La mesure de la lumière est compliquée par le fait qu'on s'intéresse, en pratique, à la lumière visible, alors que la perception humaine dépend de la longueur d'onde : Cf. luminance et chrominance.

Lumières célestes


- Le Soleil et plus généralement les étoiles produisent plus d'énergie qu'ils n'en reçoivent
- La Lune et plus généralement les petits corps célestes (les planètes et leurs satellites, les astéroïdes, les comètes, etc.), produisent moins d'énergie qu'ils n'en reçoivent. Certaines planètes géantes (comme Jupiter ou Saturne) produisent un peu plus d'énergie qu'elles n'en reçoivent, mais pas suffisamment pour être visibles. Dans les deux cas, ces corps sont lumineux par réflexion de la lumière du Soleil.
- les étoiles filantes sont échauffées par la friction avec l'air et finissent par y brûler, les deux phénomènes étant source de lumière

Lumières chimiques


- Certains organismes vivants:poissons, mollusques, lucioles et vers luisants, sont le siège de réactions chimiques productrices de lumières
- Les chauffages intenses, donc les combustions en général, le feu, les feux-follets, produisent de la lumière : : liquide : les lampes à huile, à pétrole, ou à gaz, ... : solide : les bougies, chandelle (chandelier), cierge, ...

lumières quantiques


- la fluorescence, les laser, les lampes à vapeur de mercure ou de sodium, les plasmas tels que ceux produits par les éclairs dans les orages produisent de la lumière issue de phénomènes quantiques au coeur des atomes : l'excitation des électrons ("pompage optique", qui peut être obtenu par simple ), puis la désexcitation de ses électrons, qui retourne à un niveau d'énergie plus habituel, inférieur, en émettant un photon (c'est-à-dire de la lumière).

autres lumières

étincelles produit d'une intense friction, etc.

électriques

Les lumières électriques, sources de lumière de lampadaires, spots, phares, lampes-torches, etc., peuvent utiliser un phénomène de chauffage ou un phénomène quantique.
- ampoule électrique, tube cathodique, tube fluorescent, diode électroluminescente

Vision humaine

voir Œil

Phénomènes optiques


- Diffraction
- Diffusion
- Interférences
- Réflexion
- Réfraction

Imagerie

Voir aussi


- Dioptre | Doublet (optique) | Lentille | Optique | Optique géométrique | Miroir | Stigmatisme | lumière lente | Catadioptre | Fibre optique
- Le wikilivre de photographie et plus spécialement le chapitre consacré aux rayonnements et à la lumière

Liens externes

[http://www.toutsurlaphysique.fr/src/articles/lumiere/chronolumiere.html Histoire des découvertes] sur le site [http://www.toutsurlaphysique.fr toutsurlaphysique.fr]
- [http://perso.wanadoo.fr/oncle.dom/astronomie/histoire/mesure_de_c/mesure_c.htm La mesure de la vitesse de la lumière] Catégorie:Astronomie Catégorie:Écologie Catégorie:Électromagnétisme Catégorie:Optique Catégorie:Physique Catégorie:Couleur ja:光 ko:빛 ms:Cahaya simple:Light th:แสง

Moniteur d'ordinateur

ja:ディスプレイ (コンピュータ) simple:Monitor Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. Il permet de visualiser les informations générées par l'ordinateur, sous forme de texte et d'image. Différentes technologies existent :
- écran à tube cathodique ; ce sont ceux qui ont un angle de vision le plus large et jusqu'à 2005 le meilleure rendu des couleurs, mais ils sont lourds, encombrants et gourmand en énergie.
- écran LCD, légers et commodes, mais dotés d'un moins bon rendu des couleurs et, pour certains modèles d'entrée de gamme, d'une rémanence parfois gênante pour les jeux très rapides.
- écran à plasma, de très bon rendu, mais chers et de durée de vie plus limitée.
- DLP à millions de miroirs. Les écrans plats sont de plus en plus utilisés. Ils affichent environ 266 000 couleurs étendues par dithering à environ 17 millions. Alors que la norme internationale recommande le mètre (et ses subdivisions par tranches de 1 000 comme le millimètre) comme unité de mesure légale, on utilise parfois encore le pouce, pour exprimer la taille de l'écran (c'est-à-dire la grande diagonale). Un écran de 17 pouces est en fait un écran de 43 cm, taille déjà classique pour les tubes des téléviseurs dans les années 1950. Précisons que ces tailles sont approximatives et qu'on trouve sous le nom de « 17 pouces » des écrans allant de 41 à 44 cm. Le tableau de droite donne quelques correspondances. Voir les unités de mesure en informatique pour plus de détails. Rappelons aussi que le code pénal français interdit l'utilisation d'unités de mesure différentes de celles établies par les lois et règlements en vigueur (article R643-2), ceci afin de garantir une information juste du client. La loi est contournée ici habilement, le nombre de pouces désignant en fait une classe d'appareils, d'où la valeur élastique constatée du « pouce ». En revanche, le millimètre est universellement adopté pour les épaisseurs de disques durs (9 mm, 9,5 mm, etc.)

Voir aussi


- dossiers sur le site d'ALSACE SANTE AU TRAVAIL
  - [http://www.ast67.org/dossier/ecran_menu.htm Travail sur écran de visualisation]
  - [http://www.ast67.org/dossier/eclairage.html Eclairage des lieux de travail. Notions de base]
- articles du site de l'Association des optométristes de France
  - [http://www.optometrie-aof.org/poste.html Ergonomie du poste de travail informatique],
  - [http://www.optometrie-aof.org/ecran.html Écran d'ordinateur et éclairage]
  - [http://www.optometrie-aof.org/film.html Le syndrome de visualisation idiopathique] Catégorie:Périphérique (informatique)

Oscilloscope

=Généralités= Un oscilloscope est un appareil de mesure (outil), utilisé par les électroniciens, destiné à visualiser graphiquement un signal électrique. =Analogique= Ce type d'appareil est en voie d'obsolescence, il est actuellement remplacé par les oscilloscopes numériques. Toutefois, on trouve aussi des appareils mixtes associant tube cathodique et un traitement numérique du signal à mesurer. Nous ne décrirons dans ce paragraphe que des généralités concernant les calibres de tension et la base de temps d’un oscilloscope analogique.

Fonctionnement interne de l’oscilloscope

Le signal à mesurer est visualisé sur un tube cathodique généralement vert.
- La trace de l’oscilloscope est déterminée par deux composantes: une horizontale et une verticale.
  - La composante horizontale est en abscisse : c’est le temps.
  - La composante verticale est en ordonnée : c’est la tension appliquée par l’utilisateur. tension

La base de temps

La base de temps est caractérisée par une tension en dents de scie appliquée aux deux plaques verticales (voir schéma).
- En même temps le canon à électrons projette un faisceau d'électrons entre les deux plaques (la densité du faisceau correspond à l'intensité lumineuse):
  - Le champ électrique créé par la tension en dents de scie entre les plaques fait dévier les électrons de leur trajectoire d’origine.
  - L'abscisse de la nouvelle trajectoire dépend directement de la valeur de la tension en dents de scie.
  - Afin que l’utilisateur puisse voir cette tension, les électrons vont percuter l’écran fluorescent de l’oscilloscope en produisant une lumière.

La tension appliquée par l’utilisateur


- De la même manière que pour la base de temps, la visualisation de la tension appliquée à l’entrée de l’oscilloscope par l’utilisateur se fait à l’aide des plaques horizontales (voir schéma) qui font dévier la trajectoire des électrons verticalement.
- La position en ordonnée dépend directement de la tension appliquée par l’utilisateur.
La base de temps fonctionnant en permanence, nous voyons donc notre tension d’entrée (amplifiée auparavant) évoluer au cours du temps. =Numérique= Contrairement au modèle analogique le signal à visualiser est préalablement numérisé par un convertisseur analogique-numérique (interface A/D). La capacité de l'appareil à afficher un signal de fréquence élevé sans distorsion dépend de la qualité de cette interface.
Les principales caractéristiques à prendre en compte sont :
- La résolution du convertisseur analogique numérique.
- La fréquence d'échantillonnage en Mé/s (Mégaéchantillons par seconde)ou Gé/s (Gigaéchantillons par seconde).
- La profondeur mémoire.
L'appareil est couplé à des mémoires permettant de stocker ces signaux et à un certain nombre d'organes d'analyse et de traitement qui permettent d'obtenir de nombreuses caractéristiques du signal observé :
- Mesure des caractéristiques du signal : valeur de crète, valeur efficace, période, fréquence, etc.
- Transformation rapide de Fourier qui permet d'obtenir le spectre du signal.
- Filtres perfectionnés qui, appliqué à ce signal numérique, permettent d'accroître la visibilité de détails.
L'affichage du résultat s'effectue généralement sur un écran à cristaux liquides, ce qui rend ces appareils faciles à déplacer et, beaucoup moins gourmands en énergie.
Les oscilloscopes numériques ont désormais complètement supplanté leurs prédécesseurs analogiques, grâce à leurs plus grande portabilité, une plus grande facilité d'utilisation et, surtout leur coût réduit. Catégorie:Mesure électrique Catégorie:Outil de contrôle et de mesure ja:オシロスコープ

Aliasing

L'aliasing ou repli de spectre est un phénomène qui peut se produire lors du traitement numérique d'un signal, lorsque des fréquences qui ne peuvent normalement pas être représentées sont introduites par erreur dans le signal.

Conséquences de l'aliasing

Dans le domaine de l'imagerie

L'aliasing peut arriver lorsqu'on redimensionne une image vers une résolution différente de la résolution de numérisation. Il s'ensuit un effet de "crénelage" sur les bordures entre objets, plus ou moins marqué. De nombreux programmes disposent d'une fonction d'anti-aliasing pour pallier à cet effet.

Dans le domaine du son

L'aliasing sonore consiste en le "repli" d'une fréquence supérieure à la fréquence de Nyquist vers une fréquence inférieure à celle-ci. Ceci est particulièrement gênant puisque ce phénomène peut transformer une harmonique d'un son en une fréquence anharmonique, déplaisante à l'oreille. L'aliasing est souvent une conséquence des opérations de rééchantillonnage (l'analogue sonore du redimensionnement d'image, utilisé dans les échantillonneurs pour varier la hauteur d'un son) ou de distortion (utilisée notamment pour simuler des amplificateurs à lampes).

Solutions

Dans bien des cas il n'est malheureusement pas possible mathématiquement d'éliminer rigoureusement l'aliasing, mais il est toutefois possible de le réduire à des niveaux infimes. Une technique courante est de suréchantillonner le signal à une fréquence d'échantillonnage nettement supérieure à la fréquence voulue, appliquer les traitements voulus (par exemple redimensionnement d'image, rééchantillonnage ou distortion de son), puis de lui appliquer un filtre passe-bas pour éliminer toute fréquence supérieure à la fréquence de Nyquist. On peut alors redescendre en toute sécurité à la fréquence d'échantillonnage voulue, puisqu'aucune fréquence supérieure à la fréquence de Nyquist n'est présente. Malheureusement, cette méthode nécessite une puissance de calcul très importante, elle n'est donc pas applicable à toutes les situations : c'est ainsi qu'à l'heure actuelle, nombre de jeux vidéos préfèrent encore consacrer toute la puissance du processeur graphique à l'affichage de détails supplémentaires plutôt qu'à la réduction de l'aliasing. Catégorie:Traitement du signal

Phosphore

ko:인 ja:リン th:ฟอสฟอรัส Le phosphore est un élément chimique de symbole P et de numéro atomique 15 appartenant au groupe des pnictogènes. Le phosphore se présente sous plusieurs formes de couleur différente : blanc-jaune, rouge, et violet-noir. Très pur, le phosphore « blanc » est transparent; plus généralement il est blanc ambré, légèrement malléable avec une faible odeur d'ail. Les formes rouge et noir peuvent se présenter en poudre ou cristallisées. Le nom dérive du mot grec fosforos, ce qui signifie porteur de lumière. Le nom a été attribué au fait que le phosphore blanc émet de la lumière visible dans l'obscurité quand il est exposé à l'air.

Histoire

Il est vraisemblable que l'alchimiste arabe Alchid Bechil ait identifié le phosphore dès le 12e siècle. La découverte de cet élément est attribuée à Hennig Brand en 1669 en Allemagne à partir de l'urine. Il obtint un matériau blanc qui luisait dans l'obscurité, et brûlait en produisant une lumière éclatante Les premières allumettes utilisaient du phosphore blanc dans leur composition : la toxicité du phosphore les rendait d'ailleurs assez dangereuses : leur usage entraîna des meurtres, des suicides et des empoisonnements accidentels (une légende apocryphe raconte qu'une femme tenta d'empoisonner son mari avec du phosphore blanc, mais celui-ci s'en aperçut du fait de la lumière émise par son ragoût). De plus, l'inhalation des vapeurs de phosphore entraînait, chez les ouvriers des fabriques d'allumettes, une nécrose des os de la mâchoire, connue sous le nom de nécrose phosphorée. Lorsque le phosphore rouge fut découvert, son inflammabilité et sa toxicité plus faibles poussèrent à son adoption comme une alternative moins dangereuse pour la fabrication des allumettes.

Propriétés

Les phosphores blanc et rouge ont une structure tétragonale.
Il existe un phosphore noir allotrope, ayant une structure similaire à celle du graphite : les atomes sont arrangés en couches hexagonales, et il est conducteur électrique.

Propriétés chimiques

Le phosphore blanc s'enflamme spontanément à l'air dès 34°C; il peut être conservé dans l'eau. La forme rouge est plus stable mais doit néanmoins être manipulée avec précautions. Le phosphore est l'un des éléments indispensables à la vie. Différents phosphates sont nécessaires aux plantes et aux animaux pour leurs cellules, leurs squelettes. les composés du phosphore transportent l'énergie dans leurs cellules avec l'ATP (acide adénosinetriphosphorique) et forme, avec la désoxyribose, le squelette de l'ADN, l'acide désoxyribonucléique.

Toxicologie

Le phosphore blanc est un poison violent (la dose léthale est de 50 mg). Voir la fiche toxicologique FT100 sur le site de l'INRS [http://www.inrs.fr] : [http://www.inrs.fr/INRS-PUB/inrs01.nsf/inrs01_catalog_view_view/814FB952746F7D38C1256CE8005A6AA7/$FILE/visu.html?OpenElement Phosphore] L'hydrogène phosphoré ou phosphine, de formule PH3, est un gaz incolore, d'odeur alliacée, très toxique.

Gisements

Les phosphates sont des minéraux assez fréquents.

Utilisation

Phosphore


- Allumettes et pyrotechnie : le phosphore sous sa forme rouge est l'élément igniteur des allumettes et d'un grand nombre de dispositifs pyrotechniques.
- Alliage : dans l'acier et le bronze
- Les bombes incendiaires au phosphore ont été largement utilisées pendant et depuis la Seconde Guerre mondiale.

Phosphate

De loin l'utilisation la plus répandue du phosphore.
- Engrais : monohydrogénophosphate CaHPO4 ou dihydrogénophosphate Ca(H2PO4)2
- Pâte dentifrice : agent polisseur sous forme de dihydrogénophosphate et comme apporteur de fluor Na2PO3F
- Additif stabilisant (E339, E340) : des phosphates de sodium ou de potassium, substances « tampon » ont un effet stabilisateur dans des compositons alimentaires.

Acide phosphorique H3PO4


- Détartrants : On utilise une solution d'acide phosphorique comme détartrant pour les appareils sanitaires et ménagers, tels les cafetières électriques.
- Additif alimentaire (E 338) : agent acidifiant dans les boissons gazeuses

Voir aussi

Liens externes
- [http://www.periodictableonline.org/elem_fr.cfm?IDE=P Table périodique - Phosphore]
- [http://www.lenntech.com/français/data-perio/P.htm Table périodique - Phosphore Impact sur l'environnement] catégorie:élément chimique

Vert

Le vert est une couleur primaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée sur cette fréquence. Le terme « vert » représente un ensemble de couleurs avoisinant cette teinte verte primaire. Elle est très fréquente dans la nature. Les plantes contenant de la chlorophylle sont vertes.

Symbolique

Dans la symbolique, en Occident, le vert est associé à : l'espoir, la malchance (ou la chance, le hasard en général), l'autorisation. L'origine de cette symbolique réside dans le fait que le vert est la couleur des feuilles naissantes, des bourgeons, de la verdure du printemps ; mais aussi la teinte de la peau d'une personne malade, d'un cadavre, du pus ; c'est aussi le droit de passage aux feux de circulation à l'opposé du rouge (couleur primaire) signifiant l'interdiction.C'est aussi l'une des couleurs les plus instables en teinturerie, d'où son association avec la chance. Les mouvements écologiques, tels que GreenPeace, utilisent le vert en raison de sa fréquence dans la nature et de son association avec la vie. Il existe des partis politiques appelés les « Partis Verts » dans plus de 100 pays à travers le monde, pour signifier qu'ils s'investissent dans la « vie » politique. Il existe aussi un terme plus générique, le terme de parti vert (ou parti écologique) utilisé par de nombreux partis axés sur l'environnementalisme. Dans la symbolique orientale, le vert est associé à : l'islam, car le vert est dans la symbolique planétaire antique la couleur de la planète Vénus. Dans le drapeau irlandais, le vert symbolise l'Église catholique romaine par opposition à la religion protestante en orange. Le blanc symbolise la paix entre ces deux religions. Au moyen âge, le vert signifie la joie. Catégorie:Couleur Catégorie:Spectre électromagnétique ja:緑 simple:Green

Orange (couleur)

Définition

La couleur orange prend place entre le rouge et le jaune dans le spectre visible à une longueur d'onde d'environ 620 à 585 nanomètres. Il s'agit d'une couleur comparable à la couleur du fruit qui porte le même nom. En synthèse soustractive (par exemple en utilisant des pigments: peinture, crayon) l'orange s'obtient en mélangeant beaucoup de jaune et un peu de magenta (ou du jaune et du rouge). La couleur opposée est le bleu. La couleur orange a été utilisée pour les premiers TGV. L'adjectif de couleur orange reste invariable : des cartes orange, des pulls orange. La couleur orange est une couleur chaude, et toutes les couleurs chaudes se réfèrent à l'orange. L'orange est complémentaire du cyan. L'orange est plus lumineux sur un fond noir que sur un fond blanc.

Symbolique

Dans la symbolique, en Occident, l'orange est associé à : l'énergie. L'origine de cette symbolique réside dans le fait que l'orange est une des couleurs du soleil, est la couleur de l'orange (agrume énergétique). Dans le drapeau irlandais, la couleur orange symbolise la religion protestante, par opposition à la religion catholique en vert. Le blanc symbolise la paix entre ces deux religions. Catégorie:Couleur Catégorie:Spectre électromagnétique ja:オレンジ色

Rouge (couleur)

Le rouge (correspondant en peinture au rouge vermillon) est l'une des trois couleurs primaires. Sa couleur complémentaire est la couleur primaire cyan. C'est la couleur qui excite le plus le cône L de l'œil humain. La longueur d'onde moyenne de la lumière rouge visible est de 650nm.

Symbolique

longueur d'onde Le rouge est ambivalent dans la symbolique occidentale :
- l'amour, la passion, le sang, l'érotisme, la génération, la régénérescence (le phénix), la chaleur accueillante, l'appétit, la vie, la force vitale, la fête, le spectacle (décoration des théâtres et des opéras rouge et dorée), le luxe, la richesse, les émotions associées (timidité, plaisir, désir), l'amour divin.
- le diable (dans l'Egypte ancienne Seth, le destructeur, est en rouge), la luxure (couleur des maisons closes, des prostituées), la tentation, le feu, la destruction, la mort (le sang versé), la chaleur cuisante, les émotions associées ("rouge de colère", « voir rouge », l'égoïsme, la haine, l'amour infernal). émotion Par extension, le rouge c'est aussi :
- la puissance, le pouvoir, la souveraineté (empereur de Rome, cardinaux), l'aristocratie [alors que c'est le jaune dans les cultures asiatiques], la noblesse. Dans ce cas, le rouge peut aller jusqu'au pourpre.
- dans les textes sacrés des Chrétiens, des Egyptiens, des Hébreux et des Arabes, cette couleur a toujours été associée au feu et à l’amour divin, et a symbolisé la divinité et le culte.
- au niveau psychologique, le rouge représente la joie de vivre, l’optimisme, la vigueur, l’instinct combatif et ses tendances agressives, la pulsion sexuelle, le désir amoureux, la passion, le besoin de conquête...
- le symbole de la révolution et du prolétariat (ex.: Le rouge du drapeau français, du drapeau communiste, sang versé).
- l'interdiction (panneau de signalisation de « sens interdit », de « stop », les feux rouges), le danger (le téléphone rouge, l'alerte rouge), couleur qui attire l'œil pour prévenir (rouge des camions pompiers), la correction / la sanction (le carton rouge, le stylo rouge du professeur), l'attention (la Croix-Rouge ; en Italie les croix des pharmacies sont rouges)
- Dans les contes: Le Petit Chaperon rouge. Le Petit Chaperon rouge

Origine de cette symbolique

Elle réside principalement dans le fait que le rouge est la couleur réelle du sang, des muscles, de la bouche, des lèvres, du sang versé par l'ennemi, du cœur (à la fois muscle et pompe sanguine), ainsi que du feu qui crépite, des braises. Par ailleurs, les pigments ont été maîtrisés rapidement dans l'histoire de l'humanité, les Hommes du paléolithique utilisaient déjà le rouge pour leurs peintures (par exemple dans la grotte Chauvet). Pour les teinturiers du Moyen Âge, le rouge était une des couleurs les mieux maîtrisées. Enfin, c'est une couleur qui attire l'œil car elle est peu présente dans la nature et sa rareté en fait une couleur d'exception. D'un point de vue optique, c'est aussi la couleur qui excite le plus le cône de l'œil humain.

Quelques rouges

Il existe des dizaines de rouges :
- rouge cardinal
- rouge carmin
- rouge de cadmium (du nom de l'élément chimique)
- rouge d'Andrinople
- rouge vermillon
- rouge cinabre (du nom du minéral)
- etc. Un bon répertoire sont les livres de couleurs ( « le rouge », « le bleu », « le jaune », ...) aux éditions du CNRS.

Liens externes


- [http://www.cf-couleur.fr/ Le centre français de la couleur]
- [http://www.mas.ecp.fr/callet/VALORISATION/C4/c4resume.html résumé des Journées Couleur et Informatique Graphique]
- [http://www.robert-seve.com/ Robert Sève] auteur de « Physique de la couleur : De l'apparence colorée à la technique colorimétrique » (relations entre la physique de la couleur et la construction de la colorimétrie des représentations couleur et des différences, ainsi que des espaces couleurs correspondants) - édité chez Masson.
- [http://www.mas.ecp.fr/callet/ Site de Patrick Callet, de l'École Centrale Paris] Catégorie:Couleur Catégorie:Spectre électromagnétique ja:赤 simple:Red th:สีแดง

Rayons X

Les rayons X sont une forme de rayonnement électromagnétique à haute fréquence. La plage de longueurs d'onde correspondante est comprise approximativement entre 5 picomètres et 10 nanomètres. L'énergie de ces photons va de quelques eV (électron-volt), à plusieurs dizaines de MeV. La distinction entre les rayons X des rayons gamma (qui sont de même nature et d'énergie semblable) vient de leur mode de production : les rayons X sont des photons produits par les électrons des atomes alors que les rayons gamma sont produits par les noyaux des atomes. Les rayons X ont été découverts en 1895 par le physicien allemand Wilhelm Röntgen, qui a reçu pour cela le premier prix Nobel de physique ; il les nomma ainsi car ils étaient d'une nature inconnue (la lettre x désigne l'inconnue en mathématiques). L'importance des rayons X vient de leurs nombreuses applications pratiques.

Découverte et histoire des rayons X

A la fin du , Wilhelm Röntgen, comme de nombreux physiciens de l'époque, se passionne pour les rayons cathodiques qui ont été découverts par Hittorf en 1869 ; ces nouveaux rayons avaient été étudiés par Crookes (voir l'article Tube de Crookes). A cette époque, tous les physiciens savent reproduire l'expériences de Crookes mais personne n'a eu d'idée d'application de ces rayonnements. En 1895, Wilhelm Röntgen reproduit l'expérience à de nombreuses reprises en modifiant ses paramètres expérimentaux (types de cibles, tensions différentes, ...). Le 8 novembre 1895, il parvient à rendre luminescent un écran de platinocyanure de baryum. C'est une intuition que l'on peut qualifier de « géniale » qui va mener Röntgen dans la direction de sa découverte : il décide de faire l'expérience dans l'obscurité en plongeant son tube de Crookes dans un caisson opaque. Le résultat est identique à la situation normale. Röntgen place ensuite différents objets de différentes densités entre l'anode et l'écran fluorescent, et en déduit que le rayonnement traverse la matière d'autant plus facilement que celui-ci est peu dense et peu épais. Plus troublant encore, lorsqu'il place des objets métalliques entre le tube et une plaque photographique, il parvient à visualiser l'ombre de l'objet sur le négatif. Röntgen parvient à en déduire que les rayons sont produits dans la direction des électrons du tube et que ce rayonnement est invisible et très pénétrant. Comme il ne trouve pas de dénomination adéquate pour ses rayons, Röntgen les baptise « Rayons X ». Notons au passage que ce rayonnement est encore souvent appelé Röntgen Strahlen (litt. rayons de Röntgen) en Allemagne. Le premier cliché est celui la main de Anna Bertha Röntgen (22 novembre 1895, pose de 20 min.) ; il s'agit de la première radiographie, la radiologie est née. Un mois plus tard, Bergonié reproduit à Bordeaux l'expérience de Röntgen, avant que ce dernier publie officiellement. Le 28 décembre 1895, Röntgen publie sa découverte dans un article intitulé « Über eine neue Art von Strahlen » (« À propos d'une nouvelle sorte de rayons ») dans le bulletin de la Société physico-chimique de Würzburg. C'est cette découverte qui lui vaudra le premier prix Nobel de physique en 1901. Il tire quatre conclusions dans son article :
- « Les rayons X sont absorbés par la matière ; leur absorption est en fonction de la masse atomique des atomes absorbants.
- Les rayons X sont diffusés par la matière ; c'est le rayonnement de fluorescence.
- Les rayons X impressionnent la plaque photographique.
- Les rayons X déchargent les corps chargés électriquement.» La recherche de Röntgen est rapidement développée en dentisterie puisque deux semaines plus tard, le Dr Otto Walkhoof réalise à Braunschweig la première radiographie dentaire. Il faut 25 minutes d'exposition. Il utilise une plaque photographique en verre, recouverte de papier noir et d'une digue (champ opératoire) en caoutchouc. Six mois après, paraît le premier livre consacré à ce qui va devenir la radiologie dont les applications se multiplient - dans le cadre de la physique médicale, pour le diagnostic des maladies puis leur traitement (radiothérapie qui donne une expansion extraordinaire à ce qui était jusque-là l'électrothérapie). Röntgen laissa son nom à l'unité de mesure utilisée en radiologie pour évaluer une exposition aux rayonnements. Le symbole des röntgens est R. La découverte de Röntgen fit rapidement le tour de la terre. En 1897, Antoine Béclère, pédiatre et clinicien réputé, créa, à ses frais, le premier Laboratoire hospitalier de radiologie. Tout le monde voulait faire photographier son squelette. Mais pendant longtemps, les doses étaient trop fortes. Par exemple, Henri Simon, photographe amateur, a laissé sa vie au service de la radiologie. Chargé de prendre les radiographies, les symptômes dûs aux radiations ionisantes apparurent après seulement deux ans de pratique. On lui amputa d'abord la main (qui était constamment en contact avec l'écran fluorescent) mais ensuite, un cancer généralisé se déclara. Au début de la radiologie, les rayons X étaient utilisés à des fins multiples : dans les fêtes foraines où on exploitait le phénomène de fluorescence, dans les magasins où l'on étudiait l'adaptation d'une chaussure au pied des clients grâce au rayonnement et bien sûr, on les utilisait pour la radiographie médicale. Encore là, on fit quelques erreurs, par exemple en radiographiant les femmes enceintes. Avec les années, on diminua la durée des examens et les quantités administrées. Cent ans après leur découverte, on se sert encore des rayons X en radiographie moderne. On les utilise aussi dans les scanners, pour effectuer des coupes du corps humain. Plusieurs autres techniques sont venues compléter les appareils des médecins : les ultrasons, l'imagerie par résonance magnétique nucléaire, la scintigraphie ou encore la tomographie par émission de positrons. Mais on ne se sert pas des rayons X seulement en médecine ; les services de sécurité les utilisent pour examiner le contenu des valises ou des conteneurs aériens et maritimes sur écran. Les policiers les exploitent afin d'analyser les fibres textiles et les peintures se trouvant sur le lieu d'un sinistre. En minéralogie, on peut identifier divers cristaux à l'aide de la diffraction des rayons X.

Production des rayons X

Les rayons X sont un rayonnement électromagnétique comme les ondes radio, la lumière visible, ou les infra-rouge. Cependant, ils peuvent être produits de trois manières très spécifiques :
- par radioactivité ;
- par des changements d'orbite d'électrons provenant des couches électroniques ; du fait de l'énergie importante de photons, les rayons X sont produits par des transitions électroniques faisant intervenir les couches internes, proches du noyau ; l'excitation donnant la transition peut être provoquée par des rayons X ou bien par un bombardement d'électrons, c'est notamment le principe de la spectrométrie de fluorescence X et de la microsonde de Castaing ;
- par accélération d'électrons (accélération au sens large : freinage, changement de trajectoire) ; on utilise deux systèmes :
  - le freinage des électrons sur une cible dans un tube à rayons X : les électrons sont extraits d'une cathode de tungstène chauffée, accélérés par une tension électrique dans un tube sous vide, ce faisceau sert à bombarder une cible métallique (appelée anode ou anti-cathode) ; le ralentissement des électrons par les atomes de la cible provoque un rayonnement continu de freinage (ou Bremsstrahlung, terme allemand adopté internationalement) ;
voir l'article Tube à rayons X ;
  - la courbure de la trajectoire dans des accélérateurs de particule, c'est le rayonnement dit « synchrotron ». Notez que dans le cas d'un tube à rayons X, on a à la fois un rayonnement continu (Bremsstrahlung) et un phénomène de fluorescence de la cible. La photo utilisée dans l'encart ci-dessus pour illustrer à la fois sciences physique et quantique est un diffractomètre à rayons X.

Propriétés des rayons X

Les principales caractéristiques des rayons X sont les suivantes ;:
- ils pénètrent facilement la « matière molle » (matière solide peu dense et constituée d'éléments légers comme le carbone, l'oxygène et l'azote) ; ils sont facilement absorbés par la « matière dure » (matière solide dense constituée d'éléments lourds) ; : c'est ce qui permet l'imagerie médicale (radiographie, scanner) : ils traversent la chair et sont arrêtés par les os ;
- ils sont facilement absorbés par l'air, par l'atmosphère; : de fait, les télescopes à rayons X (qui détectent les rayons X émis par les étoiles) doivent être placés dans des satellites, et les radiographies médicales, la source de rayons X doit être proche du patient ;
- l'ordre de grandeur de leur longueur d'onde étant celui des distances interatomiques dans les cristaux (métaux, roches...), ils peuvent diffracter sur ces cristaux ; : ceci permet de faire de l'analyse chimique, et plus précisément de l'analyse de phase par diffraction de rayons X (ou radiocristallographie) ;
- du fait de l'énergie importante des photons, ils provoquent des ionisations des atomes, ce sont des rayonnements dits « ionisants » ; : ceci donne naissance au phénomène de fluorescence X, qui permet une analyse chimique, mais cela modifie aussi les cellules vivantes, une exposition prolongée aux rayons X peut provoquer des brûlures (radiomes) mais aussi des cancer ; les personnels travaillant avec des rayons X doivent suivre une formation spécifique, être protégés et suivis médicalement (ces mesures peuvent être peu contraignantes si l'appareil est bien « étanche » aux rayons X).

Détection des rayons X

Les rayons X sont invisibles à l'œil, mais ils impressionnent les pellicules photographiques. Si l'on place un film vierge protégé de la lumière (dans une chambre noire ou enveloppée dans un papier opaque), la figure révélée sur le film donne l'intensité des rayons X ayant frappés la pellicule à cet endroit. C'est ce qui permis à Röntgen de découvrir ces rayons. Ce procédé est utilisé en radiographie médicale ainsi que dans certains diffractomètres (clichés de Laue, chambres de Debye-Scherrer). Il est aussi utilisé dans les système de suivi des manipulateurs : ceux-ci doivent en permanence porter un badge, appelé « film dosimètre », enfermant une pellicule vierge ; ce badge est régulièrement changé et développé par les services de santé pour contrôler que le manipulateur n'a pas reçu de dose excessive de rayons X. Comme tous les rayonnement ionisants, les rayons X sont détectés par les compteurs Geiger-Müller (ou compteur G-M). Si l'on diminue la tension de polarisation du compteur, on obtient un compteur dit « proportionnel » (encore appelé « compteur à gaz » ou « compteur à flux gazeux ») ; alors que le compteur G-M travaille à saturation, dans le compteur proportionnel, les impulsions électriques générées sont proportionnelles à l'énergie des photons X. Les rayons X provoquent aussi de la fluorescence lumineuse sur certains matériaux, comme l'iodure de sodium NaI. Ce principe est utilisé avec les « compteurs à scintillation » (ou « scintillateurs ») : on place un photodétecteur après un cristal de NaI ; les intensités des impulsions électriques récoltées par le photomultiplicateur sont elles aussi proportionnelles aux énergies des photons. De même qu'ils peuvent ioniser un gaz dans un compteur G-M ou proportionnel, les rayons X peuvent aussi ioniser les atomes d'un cristal semi-conducteur et donc generer des paires électron-trou de charges. Si l'on soumet un semi-conducteur à une haute tension de prépolarisation, l'arrivée d'un photon X va liberer une charge électrique proportionnelle à l'énergie du photon. Ce principe est utilisé dans les détecteurs dits « solides », notamment pour l'analyse dispersive en énergie (EDX ou EDS). Pour avoir une résolution correcte, limitée par l' énergie de seuil nécessaire à la création de charges, les détecteurs solides doivent être refroidis, soit avec une platine Peltier, soit à l'azote liquide. Les semi-conducteurs utilisés sont en général du silicium dopé au lithium Si(Li), ou bien du germanium dopé au lithium Ge(Li). Notons au passage que la faible température n'a pas d'effet direct sur la valeur de l' énergie de seuil, mais sur le bruit de fond. Il est possible en revanche d' utiliser des supraconducteurs (supraconductivité) maintenus à très basse température afin de faire usage d' énergie de seuil vraiment petite. Par exemple l' énergie de seuil nécessaire à la création de charge « libres » dans le silicium est de l' ordre de 3 eV, alors que dans le tantale supraconducteur, disons au dessous de 1 degrés Kelvin, elle est de 1 meV, soit 1000 plus faible. La diminution de la valeur de seuil à pour effet d'augmenter le nombre de charges créées lors de la déposition d'énergie, ce qui permet d'atteindre une meilleure résolution. Cette dernière est en effet limitée par les fluctuations statistiques du nombre de charge créées. L'amplitude de ces fluctuations peut s' estimer avec la Loi_de_Poisson. Des expériences récentes de détection d' un photon X à l'aide d' un calorimètre maintenu à très basse tempèrature ( 0.1 K) permettent d'obtenir une excellent résolution en energie. Dans ce cas, l' énergie du photon absorbé permet de chauffer un absorbeur, la différence de température est mesurée à l'aide d'un thermomètre ultra sensible. Afin de comparer les approches: le Si permet une précision de la mesure de l'ordre de 150 eV pour un photon de 6000 eV. Un senseur au Ta permet d'approcher 20 eV, et un calorimètre maintenu à 0.1 K a récemment démontré une résolution d' environ 5 eV, soit un pouvoir de resolution de l' ordre de 0.1 %. Il est utile de mentionner que les méthodes de détection cryogéniques ne permettent pas encore de fabriquer des senseurs possédant un grand nombre d'éléments d'images (pixel), alors que les senseurs basés sur les semi-conducteurs offrent des « caméra » à rayons X avec plusieurs milliers d' éléments. De plus, les taux de comptage obtenus par les senseurs cryogéniques sont limité, 1000 à 10'000 cps par pixel.

Rayons X en cristallographie

L'analyse des cristaux par diffraction de rayons X est aussi appelée radiocristallographie. Ceci permet soit de caractériser des cristaux et de connaître leur structure (on travaille alors en général avec des monocristaux), soit de reconnaître des cristaux déjà caractérisés (on travaille en général avec des poudres polycristallines). diffraction Pour travailler avec un monocristal, on utilise l'appareil ci-contre:
- Les rayons X sortent par le tube vertical en haut ;
- le cristal au centre de la photo est trop petit pour être vu ; il est fixé à l'extrémité d'une fine aiguille de verre manipulée par la tête goniométrique sur la droite (qui ressemble au barillet d'une perceuse) et permet selon trois axes successifs (un vertical, un à 45° et un horizontal) de tourner le cristal dans toutes les orientations tout en le maintenant dans le faisceau de rayons X ;
- une caméra vidéo (en noir en haut à gauche) permet de contrôler que le cristal est bien centré;
- un puits en bas au mileu est tenu par une lame: le puits sert à arréter les rayons x direct qui n'ont pas interagi avec le cristal ;
- un système de refroidissement (à gauche, tube avec des lettres en rouge) permet de refroidir le cristal ;
- n'est pas visible sur la photo le détecteur rayons X qui est depuis quelques années une caméra CCD permettant de remplacer à la fois les plaques photos et les compteurs ;
- n'est pas visible aussi la source de rayons X et son monochromateur focaliseur qui est composé d'une multicouche miroir à rayons X ;
- n'est pas visible l'informatique d'acquisition des données expérimentales. Utilisé en géologie et en métallurgie, c'est aussi un outil de biophysique, très utilisé en biologie pour déterminer la structure des molécules du vivant, notamment en cristallogénèse (c'est l'art de fabriquer des monocristaux avec une molécule pure) ; dans ce cadre, un monocristal de la molécule est mis dans un faisceau de rayons X monochromatiques et la diffraction observée pour différentes position du cristal dans le faisceau de rayons X (manipulé par un goniomètre) permet de déterminer non seulement la structure du cristal, mais aussi et surtout la structure de la molécule. C'est notamment par radiocristallographie que James Watson, Francis Crick et leurs collaborateurs ont pu déterminer la structure hélicoïdale de l'ADN en 1953.

Voir aussi


- diffractomètre
- multicouche

Liens externes


- [http://www-cxro.lbl.gov/ Center for X-ray optics] (CXRO)
  - [http://xdb.lbl.gov/ X-Ray Data Booklet]
- [http://physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/Text/XCOM.html XCOM: Photon Cross Sections Database]
- [http://www2.unil.ch/spul/allez_savoir/as1/1.1_rayonsx.html Le « rayon invisible qui pénètre les corps » a 100 ans cette année], Université de Lausanne

Autre acception

« X-ray » est aussi l'épellation de la lettre X dans l'alphabet radio international. Catégorie:Cristallographie Catégorie:Histoire de la physique Catégorie:Radiologie Catégorie:Spectre électromagnétique ja:X線 ko:X선 ms:Sinar-X

Verre

Cet article traite du verre en tant que matériau. Voir aussi la page d'homonymie Verre (homonymie). Dans le langage courant, le mot verre sert à désigner un matériau dur, fragile (cassant) et transparent. Dans le langage scientifique, le mot verre est un matériau amorphe (c'est-à-dire non cristallin) présentant le phénomène de transition vitreuse. L’état physique résultant est appelé état vitreux. Le plus souvent, le verre est constitué d’oxyde de silicium (silice SiO2) et de fondants.

Histoire du verre

Le verre