Caractéristiques du faisceau de particules

faisceau de protons de 3 MeV dans l'air

Énergie

Pour ioniser les couches internes, la particule incidente doit posséder une vitesse voisine de celle de l'électron à éjecter sur son orbite. Ce qui correspond, pour des protons, à une énergie de quelques millions d'électrons-Volts ou MeV. À AGLAE, nous utilisons couramment un faisceau de protons de 3 MeV. La profondeur sondée dépend de la composition de l'objet. La pénétration des protons de 3 MeV est de moins d'un dixième de millimètre, ce qui fait que la technique PIXE une méthode d'analyse de surface.

L'ionisation dépend de l'énergie du faisceau et du Z de la cible. Pour un élément particulier, le pouvoir ionisant des particules incidentes croît avec l'énergie. A l'inverse, pour une énergie de faisceau fixée, le rendement d'ionisation décroît lorsque le Z augmente.

Intensité

Moins d'une particule incidente sur 1000 provoque ce type d'ionisation. Par conséquent, il faut un faisceau de l'ordre de 10¹⁰ protons par seconde (soit ~10^-9 Ampères) pour disposer d'un flux de 1000 de rayons X par seconde dans un détecteur couvrant un angle solide de l'ordre de 10^-2 stéradian. Un faisceau de 10^-9 Ampères est peu intense, ce qui explique l'absence de dommage lors de l'analyse PIXE.

Dimension

La dimension du point d'impact du faisceau sur l'objet est de l'ordre du millimètre. Pour analyser des détails plus petits (détails de manuscrits, inclusions dans des pierres précieuses) le faisceau est focalisé pour atteindre un diamètre de 50 µm à pression atmosphérique ou 1 à 2 µm dans le vide.