Organisation et mobilité de l’eau dans la matière
par diffraction et diffusion de neutrons

Principe de la méthode

Fig 1 Diffusion par la glace hexagonale.

Diffraction de neutrons.

Lorsqu’un faisceau de neutron rencontre un échantillon, il change de direction et est diffusé. On mesure l’intensité des neutrons diffusés en fonction de l’angle de diffraction. L’intensité et la répartition des pics observés nous renseignent sur l’organisation de l’eau dans la matière. On peut identifier l’eau normale, l’eau surfondue, la glace hexagonale (Fig 1), la glace cubique, la glace amorphe, l’eau supercritique.

Fig2 Evolution de l’intensité diffusée par une pâte de ciment entre 1 h et 42 jours.

Diffusion quasi-élastique de neutrons.

Lorsqu’un faisceau de neutron rencontre un échantillon, non seulement sa trajectoire est modifiée mais il échange de l’énergie avec l’échantillon. On étudie l’intensité des neutrons diffusés en fonction des échanges d’énergie avec la matière. Ceci permet d’accéder aux caractéristiques des mouvements internes aux échantillons.

Dans le cas de l’eau on peut mesurer le coefficient de diffusion, le temps de vie de la liaison hydrogène… Dans un ciment, on peut suivre l’évolution de la proportion d’eau mobile au cours du vieillissement (Fig 2).

Ciments, bétons, matériaux archéologiques

Systèmes biologiques

Produits alimentaires (pain, biscuits, etc..)

Produits pharmaceutiques (poudre, systèmes lyophilisées)

On peut, en fonction de la température

- identifier la nature de l’eau dans les ciments

- suivre l’évolution de l’eau dans les ciments, en fonction du vieillissement du ciment

-dégager des critères de stabilité d’un matériau

Etude de la structure des matériaux
au moyen du spectromètre 7C2.

Grâce à un multidétecteur les acquisitions sont
rapides (de quelques minutes à 1 heure) :
on suit l’évolution de la structure d’un échantillon
au cours du temps (Fig 1).

Equipements

Température échantillon de 40°C à –100°C.

Etude <de la dynamique grâce au spectromètre à temps de vol Mibémol.

Il permet l’étude des mouvements internes à l’échantillon. la gamme des temps caractéristiques est de 0,01 à 1 ms ; la durée d’une mesure est de quelques heures (Fig 2, 4).

Equipements

Température échantillon de 40°C à –100°C.

Marie-Claire Bellissent-Funel
Téléphone : 01 69 08 60 66
Télécopie : 01 69 33 14 87

Laboratoire Léon Brillouin

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