Spectroscopie des photoélectrons
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λ est faible et nettement inférieur à celui des photons et des RX, et dépend de
l’énergie d’excitation selon (3.3). Seah et Dench [3.6] ont proposé une équation
empirique basée sur des mesures de la longueur d’atténuation qui permet d’estimer
λ pour des énergies E cin > 100 eV:
(3.11b)
avec cste: constante qui vaut 0,41 pour les éléments et 0,72 pour les composés
inorganiques.
a:
épaisseur moyenne d’une monocouche [nm].
E cin : énergie cinétique du pic [eV].
Dans la pratique on trouve un exposant de l’énergie cinétique de 0,54 à 0,78
dans (3.11b). Pour les polymères organiques on trouve [3.7]:
(3.11c)
avec ρ:
masse volumique [kg/m 3 ].
N A : nombre d’Avogadro, N A = 6,023 · 10 23 [mol –1 ].
A:
masse atomique [kg/mol].
L’épaisseur moyenne d’une monocouche inorganique a peut être estimée par:
(3.12)
où n est le nombre d’atomes dans la molécule (par ex. n = 7 pour Ta 2 O 5 ). Les
valeurs numériques du rapport A/ρ (volume atomique) pour les éléments se trouvent au tableau A1 en annexe. Ce tableau périodique indique quelques paramètres
utiles en XPS comme par exemple, les pics principaux des photoélectrons et l’énergie cinétique des pics Auger.
Comme indiqué au tableau A1, les pics XPS se situent entre 50-1200 eV.
Connaissant l’énergie d’un pic on peut calculer le libre parcours moyen λ. La figure
3.12 donne le libre parcours moyen en fonction de l’énergie cinétique. L’épaisseur
d’une monocouche est de 2-2,5 Å environ pour les métaux et les composés inorganiques, plus élevée pour les polymères. Malgré une grande dispersion des valeurs
expérimentales, on continue à utiliser (3.11b) pour estimer la profondeur analysée.
Cependant, il existe une meilleure approximation proposée par Tanuma et al. [3.8],
basée sur la réflexion des électrons. L’inspection de la figure 3.12 révèle que λ est
nettement supérieur pour les faibles énergies cinétiques, en dessous de 50 eV. Ce
phénomène s’explique par une section efficace plus faible pour les photoélectrons
venant des couches proches du niveau de Fermi. Pour des énergies plus élevées que
50 eV, on observe un libre parcours moyen entre 2 et 10 monocouches. Par exemple,
on peut estimer le libre parcours moyen λ des pics de Au 4f 7/2 (A) et Cu2p 3/2 (C),
comme indiqué par les flèches pour la source Mg K α .
λ
cste a 3 2
/ E cin
1 2
/
⋅
=
λ
0,0653E cin
0,78 A
ρN A
---------- -
=
a 3
A
ρN A n
-------------=
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λ est faible et nettement inférieur à celui des photons et des RX, et dépend de
l’énergie d’excitation selon (3.3). Seah et Dench [3.6] ont proposé une équation
empirique basée sur des mesures de la longueur d’atténuation qui permet d’estimer
λ pour des énergies E cin > 100 eV:
(3.11b)
avec cste: constante qui vaut 0,41 pour les éléments et 0,72 pour les composés
inorganiques.
a:
épaisseur moyenne d’une monocouche [nm].
E cin : énergie cinétique du pic [eV].
Dans la pratique on trouve un exposant de l’énergie cinétique de 0,54 à 0,78
dans (3.11b). Pour les polymères organiques on trouve [3.7]:
(3.11c)
avec ρ:
masse volumique [kg/m 3 ].
N A : nombre d’Avogadro, N A = 6,023 · 10 23 [mol –1 ].
A:
masse atomique [kg/mol].
L’épaisseur moyenne d’une monocouche inorganique a peut être estimée par:
(3.12)
où n est le nombre d’atomes dans la molécule (par ex. n = 7 pour Ta 2 O 5 ). Les
valeurs numériques du rapport A/ρ (volume atomique) pour les éléments se trouvent au tableau A1 en annexe. Ce tableau périodique indique quelques paramètres
utiles en XPS comme par exemple, les pics principaux des photoélectrons et l’énergie cinétique des pics Auger.
Comme indiqué au tableau A1, les pics XPS se situent entre 50-1200 eV.
Connaissant l’énergie d’un pic on peut calculer le libre parcours moyen λ. La figure
3.12 donne le libre parcours moyen en fonction de l’énergie cinétique. L’épaisseur
d’une monocouche est de 2-2,5 Å environ pour les métaux et les composés inorganiques, plus élevée pour les polymères. Malgré une grande dispersion des valeurs
expérimentales, on continue à utiliser (3.11b) pour estimer la profondeur analysée.
Cependant, il existe une meilleure approximation proposée par Tanuma et al. [3.8],
basée sur la réflexion des électrons. L’inspection de la figure 3.12 révèle que λ est
nettement supérieur pour les faibles énergies cinétiques, en dessous de 50 eV. Ce
phénomène s’explique par une section efficace plus faible pour les photoélectrons
venant des couches proches du niveau de Fermi. Pour des énergies plus élevées que
50 eV, on observe un libre parcours moyen entre 2 et 10 monocouches. Par exemple,
on peut estimer le libre parcours moyen λ des pics de Au 4f 7/2 (A) et Cu2p 3/2 (C),
comme indiqué par les flèches pour la source Mg K α .
λ
cste a 3 2
/ E cin
1 2
/
⋅
=
λ
0,0653E cin
0,78 A
ρN A
---------- -
=
a 3
A
ρN A n
-------------=