XRD-XRF HYDRA

Il s’agit d’une analyse ponctuelle non-invasive consistant à envoyer un faisceau de rayons X, ayant des caractéristiques déterminées et de mesurer les réponses des matériaux. La zone d’analyse sera exactement la même pour les deux techniques.
Les données pourront être traitées ensemble ou séparément. En effet, les deux méthodes d’analyse sont complémentaires.

Méthode 1 : La diffractométrie des rayons X (XRD) 

La diffractométrie des rayons X (XRD) est une technique d'analyse fondée sur la diffraction des rayons X par la matière, particulièrement quand celle-ci est cristallisée. Cette méthode utilise un faisceau de rayons X qui, en rencontrant un matériau, est renvoyé dans des directions spécifiques déterminées par la longueur d'onde des rayons X et par les dimensions et l'orientation du réseau cristallin. Les données collectées par le détecteur de rayons X forment des diagrammes de diffraction, ou diffractogrammes, à partir desquels il est possible d’identifier les différents composants du matériau étudié grâce à des bases de données.

Méthode 2 : La spectroscopie de fluorescence des rayons X (XRF) 

La spectroscopie de fluorescence des rayons X (XRF) consiste à détecter les rayons X, dits secondaires, émis par le matériau sous l’effet de son interaction avec un faisceau de rayons X primaires. Les rayons X incidents interagissent avec les couches électroniques des atomes composant la matière. Cette interaction génèrent des rayons X secondaires caractéristiques de la nature des atomes excités. Les données collectées par le détecteur de rayons X forment des spectres à partir des quels il est possible d’identifier les éléments chimiques composant le matériau. 

HYDRA est un instrument transportable, cela signifie qu’il permet de procéder à des analyses en laboratoire mais aussi dans les musées in situ sans prélèvement. En combinant les techniques XRF et XRD, il est possible d’obtenir de manière non-invasive des informations sur la composition des matériaux patrimoniaux et leur structure. 

La technique XRD est employée lorsque l’analyse élémentaire n’est pas suffisante pour conclure ou que la caractérisation structurale du matériau est nécessaire. L’équipement est adapté pour les œuvres où le prélèvement d’échantillon n’est pas autorisé.

Il s’agit d’une technique pertinente pour l’étude des matériaux bien cristallisés, c’est à dire essentiellement inorganiques, comme les pigments, les argiles et céramiques, ainsi que les métaux et leurs produits de corrosion.

Avantages :

• Analyses directement sur l’œuvre, sans préparation.
• Ne nécessite pas de prélèvements (non invasif).
• Non destructif
• Sans contact
• Mesures d’une durée de 6 à 20 minutes plus le temps nécessaire au traitement et à l’interprétation des données.
• Pas de limite en ce qui concerne la dimension de l’objet à analyser.

Inconvénients :

• Conditions de travail établies en prenant en compte les impératifs de radioprotection.
• Analyse avec faisceau extrait à l’air qui a pour conséquences des limites de détections pour les éléments légers pour la spectroscopie XRF.
• Analyse globale d’une surface rectangulaire de plusieurs millimètres, non résolue en profondeur, l’équipement ne donne pas d’information sur la stratigraphie.
• L’analyse par XRD n’est possible que pour les matériaux cristallisés, cela limite les matériaux caractérisables.
• Les angles 2ɵ enregistrés (19-60°) sont restreints pour des raisons de géométrie.

Prototype fabriqué par XGlab.

Paramètres XRF :

 
Paramètres XRD :