Diffusion centrale des rayons X sous incidence rasante. Faisabilité et applications

(Reçu le 8 Novembre 1991, révisé le 13 janvier 1992, accepté le 21 janvier 1992)

Abstract
The small-angle X-ray scattering (SAXS) intensity obtained in the transmission mode is very weak for a thin layer having a thickness of some tens nanometers, but when this layer is studied under grazing-incidnece the scattering can be measured with a good signal-to-background ratio. Fruthermore, for a bulk sample, grazing-incidence is the only way to study the surface layer, and, by successive abrasions of the surface, to analyse at each time a thin layer at a chosen depth. We show this possibility with Guinier-Preston zones in quenched Al-Ag alloys where the size of the GP zones varies from the surface to the depth of a thick sample, according to the quenching rate. For a tungsten-carbon coating on a stainless steel we are able to measure small precipitates on the 100 nm thick surface layer. These examples show that small-angle X-ray scattering under grazing-incidence is a non destructive method for studying heterogeneities on a nanoscale which can be encountered in thin layers.

Résumé
Si pour une couche mince de quelques dizaines de nanomètres d'épaisseur, le signal de diffusion centrale obtenu de façon classique en transmission est faible, il en est autrement avec l'incidence rasante, où l'on peut éclairer une grande surface et obtenir un bon rapport signal sur bruit. De plus, pour un échantillon massif, á condition qu'il soit plan, la diffusion centrale en incidence rasante permet d'étudier les hét`'erogénéités sur une très faible épaisseur. Par abrasions successives on peut suivre la variation de paramètres structuraux en fonction de l'épaisseur. Nous montrons ces possiblités dans le cas des zones de Guinier-Preston d'alliages Al-Ag trempés dont les tailles varient de façon significative entre la surface et le coeur de l'échantillon. Nous pouvons alors établir la relation entre la vitesse de trempe et les tailles obtenues dans des tranches de 1 micron d'épaisseur. Pour un acier recouvert d'une couche de carbone-tungstène on peut mesurer la dimension des précipités en surface sur une épaisseur de 100 nm. Ces exemples montrent que la diffusion centrale en incidence rasante offre une possibilité d'étude non destructive pour les nanostructures que l'on peut rencontrer dans des couches superficielles.