CHAPITRE 5
SPECTROMÉTRIES IONIQUES
5.1 OBJECTIFS
Les méthodes ioniques analysent des produits atomiques ou moléculaires émis
par un solide soumis au bombardement d’ions primaires de quelques keV. Ce chapitre décrit
• le principe et les modes de travail,
• l’instrumentation,
• l’analyse des particules neutres émises,
• quelques exemples d’analyse de la première monocouche.
L’analyse de la surface par des ions (analyse statique) essaye de minimaliser
une perturbation de la surface provoquée par des ions primaires. L’analyse en profondeur sera discutée au chapitre 6.
5.2 MÉTHODE
L’effet recherché du bombardement d’ions primaires est la pulvérisation d’atomes (sputtering) de la surface de l’échantillon. Lorsque l’énergie cinétique transférée par les ions primaires à des atomes superficiels est supérieure à leur énergie de
liaison et que la quantité de mouvement transmise a une composante normale à la
surface, des atomes sont éjectés et certains entre eux sont ionisés. La densité de courant ionique primaire et la nature des ions primaires déterminent la profondeur analysée qui varie entre une fraction d’une monocouche et plusieurs microns. Lors
d’un bombardement par des ions primaires, il y a plusieurs effets possibles:
• la réflexion de la particule primaire,
• la pulvérisation et l’émission des particules secondaires,
• la modification de la zone superficielle avec implantation éventuelle des ions
primaires.
Les particules secondaires émises comme ions positifs, négatifs ou neutres, ont
des rapports masse/charge caractéristiques des éléments et leurs isotopes. En majorité ce sont des atomes neutres non détectés. Les ions représentent une fraction de
SPECTROMÉTRIES IONIQUES
5.1 OBJECTIFS
Les méthodes ioniques analysent des produits atomiques ou moléculaires émis
par un solide soumis au bombardement d’ions primaires de quelques keV. Ce chapitre décrit
• le principe et les modes de travail,
• l’instrumentation,
• l’analyse des particules neutres émises,
• quelques exemples d’analyse de la première monocouche.
L’analyse de la surface par des ions (analyse statique) essaye de minimaliser
une perturbation de la surface provoquée par des ions primaires. L’analyse en profondeur sera discutée au chapitre 6.
5.2 MÉTHODE
L’effet recherché du bombardement d’ions primaires est la pulvérisation d’atomes (sputtering) de la surface de l’échantillon. Lorsque l’énergie cinétique transférée par les ions primaires à des atomes superficiels est supérieure à leur énergie de
liaison et que la quantité de mouvement transmise a une composante normale à la
surface, des atomes sont éjectés et certains entre eux sont ionisés. La densité de courant ionique primaire et la nature des ions primaires déterminent la profondeur analysée qui varie entre une fraction d’une monocouche et plusieurs microns. Lors
d’un bombardement par des ions primaires, il y a plusieurs effets possibles:
• la réflexion de la particule primaire,
• la pulvérisation et l’émission des particules secondaires,
• la modification de la zone superficielle avec implantation éventuelle des ions
primaires.
Les particules secondaires émises comme ions positifs, négatifs ou neutres, ont
des rapports masse/charge caractéristiques des éléments et leurs isotopes. En majorité ce sont des atomes neutres non détectés. Les ions représentent une fraction de