Ask an Expert : La méthode de Rietveld

Il y a environ 55 ans, le chercheur néerlandais Hugo Rietveld a présenté une nouvelle approche pour le raffinement de structure à partir de données de diffraction de poudre lors du septième Congrès de l’Union Internationale de Cristallographie (IUCr) à Moscou en 1966. L’article, intitulé « Profils de lignes des pics de diffraction de poudre de neutrons pour le raffinement de structure » a été publié dans Acta Cryst. en 1967.

Rietveld a initialement travaillé avec des données de diffraction de neutrons obtenues à partir du réacteur de recherche à Petten, aux Pays-Bas. Sa méthode a été généralement acceptée seulement en 1977 lorsqu’elle a été appliquée aussi aux données de diffraction X. Cette année-là, la Commission sur la Diffraction de Poudre de l’IUCr a nommé la méthode d’après l’auteur de la première publication. Il a fallu encore dix ans avant que les gens réalisent que la méthode peut également être utilisée pour l’analyse quantitative des phases, entraînant une augmentation massive de sa popularité.

Dans la méthode de Rietveld, l’ensemble du motif de diffraction est pris en compte, pas seulement les intensités des pics de diffraction. En comparant les motifs de diffraction mesurés et calculés, un modèle de structure cristalline peut être affiné et la composition d’un échantillon peut être quantifiée. De nos jours, les raffinements de Rietveld (et les méthodes dérivées) sont largement appliqués pour la quantification de routine des matériaux cristallins en science et pour le contrôle de production (par exemple pour la fabrication de ciment ou d’acier) ainsi que pour l’analyse des structures cristallines.

Les principaux avantages de la méthode de Rietveld

Certains des principaux avantages de la méthode de Rietveld sont :

• Les différences entre le standard expérimental et la substance inconnue sont minimisées, ce qui est important pour la quantification des échantillons minéralogiques à haute variabilité.
• Les paramètres de réseau des phases individuelles et les profils de réflexion sont affinés.
• L’exactitude de l’analyse des phases quantitatives est améliorée, car l’ensemble du diffractogramme et pas seulement une ou quelques réflexions sont inclus dans l’évaluation.
• La détermination des quantités amorphes est incluse.
• Les tailles des cristallites sont calculées.
• La composition chimique est calculée. Une comparaison avec l’analyse par fluorescence X de l’échantillon peut confirmer la fiabilité des deux résultats.
• Elle fonctionne bien lorsqu’intégrée dans des processus de routine, par exemple pour le contrôle de production dans les usines de ciment.
• Des erreurs de quantification de moins de 1 % sont réalisables.

Les bases de données de structures actuellement disponibles intègrent la plupart des phases communes et peuvent facilement être étendues par des données de structure déterminées expérimentalement, données par exemple sous forme de fichiers CIF ou hkl.¹

Demandez à un expert

Le 30 mars, nous tiendrons le deuxième d’une série de webinaires Demandez à un expert !. Lors de ce webinaire, nous nous concentrerons entièrement sur la diffraction de poudre avec le raffinement de Rietveld. Avez-vous besoin de nouvelles façons de repenser les défis de l’analyse des matériaux, souhaitez-vous affûter vos compétences analytiques ou découvrir quelles informations plus précieuses cette méthode peut vous apporter ? Ce webinaire est fait pour vous.

« Demandez à un expert » est pour les étudiants, chercheurs ou professeurs qui souhaitent affiner leur méthode analytique, approfondir leurs connaissances ou, peut-être, commencer une nouvelle recherche et vouloir savoir ce qui peut aider à améliorer leurs données. Après tout, la science avance plus vite lorsque nous partageons ce que nous savons. 

Nous visons à fournir une couverture de base et des conseils sur la pratique de la collecte de données et à répondre aux questions courantes sur le raffinement de Rietveld. Vous pouvez envoyer vos questions et/ou données avant le webinaire par e-mail à askanexpert@malvernpanalytical.com ou en utilisant le hashtag #MPexpert sur Twitter. Nous traiterons une sélection des questions reçues pendant le webinaire en direct. En d’autres termes, c’est la meilleure façon d’améliorer votre analyse quantitative des phases !

Références

1. Emrich, M., Opper, D., XRD for the analyst – Getting acquainted with the principles, Malvern Panalytical 2018, P. 67-68.