Les analyseurs Bowman XRF utilisent la technologie de fluorescence des rayons X pour l’analyse de l’épaisseur et de la composition des matériaux. Les rayons X ont été découverts par le physicien allemand Wilhelm Rontgen en 1895. Il a appelé la source de lumière inconnue qui a provoqué l’exposition de son film aux « rayons X » et a publié sa découverte avec une image radiographique de sa main.

On sait aujourd’hui que les rayons X sont une forme de rayonnement électromagnétique, dont la fréquence se situe entre les rayons ultraviolets et gamma. La plupart des rayons X ont une longueur d’onde de 0,01 à 10 nanomètres, comme le montre la figure 1, avec une fréquence classée de faible à élevée.

Wilhelm Conrad Roentgen a reçu le premier prix Nobel de physique en 1901.

Les rayons X peuvent également être définis comme une particule (Photon), et sont décrits à l’aide d’une unité d’énergie eV. L’unité d’énergie et l’unité de longueur d’onde sont interchangeables. Par conséquent, les rayons X sont à la fois une onde et une particule. Il s’agit d’un concept important pour comprendre les propriétés des rayons X.

Les rayons X peuvent être générés par Bremsstrahlung, qui est la déviation d’un électron ou d’une autre particule chargée. À l’intérieur d’un tube à rayons X, les électrons sont accélérés vers le matériau cible. Lors de l’impact, l’énergie cinétique des électrons est transférée en rayons X et en chaleur.

Il est intéressant de noter que les propriétés des ondes ne peuvent pas expliquer l’effet photoélectrique. Albert Einstein et Max Planck ont ​​proposé que la lumière ne se comporte pas comme une onde, mais plutôt comme des « paquets » discrets avec un contenu énergétique spécifique. Des années plus tard, le chimiste américain Gilbert Lewis a nommé les photons des paquets de lumière. Mais les gens sont restés sceptiques quant à la théorie d’Einstein jusqu’en 1923, lorsque le physicien américain Arthur Compton a découvert la diffusion des rayons X. Il a bombardé le graphite de rayons X et a découvert que les rayons X diffusés avaient moins d’énergie. Le phénomène a été nommé diffusion Compton, qui s’explique par la théorie d’Einstein-Planck. Lors d’une collision avec un électron, une particule comme un rayon X transfère une partie de son impulsion à l’électron, et par conséquent le rayon X est dévié dans une direction différente et émis avec moins d’énergie et une longueur d’onde différente.

Alors que la théorie d’Einstein-Planck explique la dispersion de Compton, il y a un problème. Pour posséder une quantité de mouvement, un photon doit avoir une masse, car la définition de la quantité de mouvement en physique classique est la masse multipliée par la vitesse. Mais un photon n’a pas de masse. La réponse est venue d’Einstein, qui a postulé que dans le sens fondamental, l’énergie et la masse sont équivalentes et interchangeables. Il a formulé son concept dans la célèbre relation, E=MC2. Des années plus tard, Einstein a reçu le prix Nobel de physique pour sa théorie photoélectrique.