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Analyse et technologie des surfaces
en convertissant l’intensité en fonction de temps t en concentration atomique grâce
aux facteurs de sensibilité S A . Ces derniers sont en général fournis avec le logiciel
de traitement de données. Toutefois, il s’agit des facteurs élémentaires qui ne tiennent en général pas compte de la nature chimique de l’élément. En conséquence,
l’erreur absolue obtenue par un tel traitement de données est de l’ordre de 30%.
Une amélioration sensible peut être obtenue par une correction qui tient compte des
facteurs de matrice (chap. 3) ou une calibration avec des échantillons de référence
de composition semblable. L’erreur relative pour une comparaison entre deux
échantillons similaires est estimée à moins de 10%.
6.6.2 SIMS et SNMS
En spectrométrie SIMS dynamique, la mesure de l’intensité
d’ions secondaires caractéristiques d’un élément A émis par un échantillon pendant le temps de
décapage permet théoriquement de remonter à la concentration massique de cet élément. Il suffirait, en principe, de connaître tous les paramètres qui déterminent la
relation entre l’intensité mesurée
et concentration c A (cf. (5.2)):
(6.9)
Le courant des ions primaires I p comme l’abondance isotopique f A sont
connus. Il reste trois paramètres importants dans cette équation:
• le rendement de décapage, Y M ,
• le degré d’ionisation
,
• la transmission de l’analyseur η Α de l’élément ou molécule A.
L’influence de la transmission de l’analyseur dépend de l’analyseur et de la
masse du fragment d’ion et peut être partiellement compensée par une postaccélération des ions lourds. Même si nous supposons que le taux de pulvérisation d’un élément dans une matrice est connu, il reste à déterminer le degré d’ionisation
dans la matrice qui est affecté par la liaison, la nature chimique de l’élément ou
molécule A et le type d’ion primaire. On avait déjà remarqué au chapitre 5 que la
présence d’oxygène, celle de Césium ou celle d’autres éléments électronégatifs ou
électropositifs provoque un changement de
. Malheureusement, le rendement
utile
(cf. (5.5)) peut varier sur plusieurs ordres de grandeurs.
Il en résulte une conséquence importante pour l’analyse. En régime d’équilibre, la proportion des différents éléments pulvérisés (atomes neutres et atomes ionisés cumulés) est égale à la proportion des atomes dans l’échantillon, donc à sa composition élémentaire (c A , c B ). L’intensité ionique secondaire mesurée ne concerne
que la fraction ionisée des atomes pulvérisés, définie par le rendement d’ionisation
( , ). On peut supposer que la transmission η est identique pour A et B, ce qui
est une hypothèse valable au moins pour des ions de masses voisines. C’est donc
essentiellement la variation du rendement utile, c’est-à-dire le rendement de
I A
±
I A
±
I A
±
I p Y M f A c A γ A M
,
±
η A
=
γ A M
,
±
γ A M
,
±
γ A M
,
±
Y ˙˙ M
±
γ A
± γ B
±
Analyse et technologie des surfaces
en convertissant l’intensité en fonction de temps t en concentration atomique grâce
aux facteurs de sensibilité S A . Ces derniers sont en général fournis avec le logiciel
de traitement de données. Toutefois, il s’agit des facteurs élémentaires qui ne tiennent en général pas compte de la nature chimique de l’élément. En conséquence,
l’erreur absolue obtenue par un tel traitement de données est de l’ordre de 30%.
Une amélioration sensible peut être obtenue par une correction qui tient compte des
facteurs de matrice (chap. 3) ou une calibration avec des échantillons de référence
de composition semblable. L’erreur relative pour une comparaison entre deux
échantillons similaires est estimée à moins de 10%.
6.6.2 SIMS et SNMS
En spectrométrie SIMS dynamique, la mesure de l’intensité
d’ions secondaires caractéristiques d’un élément A émis par un échantillon pendant le temps de
décapage permet théoriquement de remonter à la concentration massique de cet élément. Il suffirait, en principe, de connaître tous les paramètres qui déterminent la
relation entre l’intensité mesurée
et concentration c A (cf. (5.2)):
(6.9)
Le courant des ions primaires I p comme l’abondance isotopique f A sont
connus. Il reste trois paramètres importants dans cette équation:
• le rendement de décapage, Y M ,
• le degré d’ionisation
,
• la transmission de l’analyseur η Α de l’élément ou molécule A.
L’influence de la transmission de l’analyseur dépend de l’analyseur et de la
masse du fragment d’ion et peut être partiellement compensée par une postaccélération des ions lourds. Même si nous supposons que le taux de pulvérisation d’un élément dans une matrice est connu, il reste à déterminer le degré d’ionisation
dans la matrice qui est affecté par la liaison, la nature chimique de l’élément ou
molécule A et le type d’ion primaire. On avait déjà remarqué au chapitre 5 que la
présence d’oxygène, celle de Césium ou celle d’autres éléments électronégatifs ou
électropositifs provoque un changement de
. Malheureusement, le rendement
utile
(cf. (5.5)) peut varier sur plusieurs ordres de grandeurs.
Il en résulte une conséquence importante pour l’analyse. En régime d’équilibre, la proportion des différents éléments pulvérisés (atomes neutres et atomes ionisés cumulés) est égale à la proportion des atomes dans l’échantillon, donc à sa composition élémentaire (c A , c B ). L’intensité ionique secondaire mesurée ne concerne
que la fraction ionisée des atomes pulvérisés, définie par le rendement d’ionisation
( , ). On peut supposer que la transmission η est identique pour A et B, ce qui
est une hypothèse valable au moins pour des ions de masses voisines. C’est donc
essentiellement la variation du rendement utile, c’est-à-dire le rendement de
I A
±
I A
±
I A
±
I p Y M f A c A γ A M
,
±
η A
=
γ A M
,
±
γ A M
,
±
γ A M
,
±
Y ˙˙ M
±
γ A
± γ B
±