Minéralogie, porosité et diffusion des solutés dans l'argilite du ...

18 CHAPITRE 1
numéro atomique moyen de la cible (eq. 1.1). Celui-ci correspond en première approximation
à la concentration massique en chaque élément qui par définition intègre la porosité locale.
Une image de la distribution spatiale des numéros atomiques moyens est obtenue après
détection des électrons rétrodiffusés par un scintillateur. Différents réglages permettent de
contrôler la qualité des images : le temps d’exposition, l’astigmatie, le focus, le contraste et la
luminosité… (Reed, 2005). Leur ajustement permet de mieux discriminer les différents
numéros atomiques locaux composant une image. L’obtention de plusieurs images voisines et
leur recomposition en mosaïque permettent de visualiser une plus grande zone d’analyse sans
perte de résolution. En complément, la nature des phases minérales correspondant à une
gamme de niveaux de gris peut être quantifiée localement en EDS (Energy Dispersive X-ray
Spectroscopy) ou en WDS (Wavelength Dispersive X-ray Spectroscopy) selon les différents
types d’appareils équipant le MEB (cf. Chapitre 3 et 5).
1.2 La microtomographie d’absorption de rayons X
Le principe de base de la tomographie d’absorption de rayons X est la réalisation de
radiographies X d’un objet sur une gamme angulaire de 360°. L’image radiographique,
acquise par une caméra CCD placée derrière l’échantillon dans un axe [source de rayon
X]/[échantillon], correspond à l’image de l’atténuation des rayons X par l’objet traversé. Pour
une source de rayons X monochromatique, la relation entre les intensités des rayons incidents
et atténués, respectivement I0 et I, est fournit par la loi de Beer-Lambert :
I = I
e
-µh
0 ⋅ [1.2]
avec µ le coefficient absorption linéique [L -1 ] et h l’épaisseur de l’échantillon [L]. Le
coefficient d’absorption linéique dépend de la densité et du numéro atomique moyen du
matériau ainsi que de l’énergie du rayon incident (Van Geet et al., 2001), (Fig. 1.1). Après
acquisition des radiographies, un algorithme de reconstruction permet d’obtenir la distribution
tridimensionnelle des coefficients d’absorption linéique (Brooks and Di Chiro, 1976; Herman,
1980). Le choix du nombre de radiographies est un compromis entre le temps
d’acquisition/reconstruction et la qualité des images que l’on souhaite obtenir. De manière
courante, 1200 à 1800 radiographies permettent d’obtenir des images reconstruites de qualité
satisfaisante. La tomographie de rayons X fournit ainsi une information sur la minéralogie et
la porosité décrite par le coefficient d’absorption linéique contenu en chaque voxel du volume
3D. La distinction des différents objets, n’est alors possible que lorsque les coefficients