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A. CORNET et J.-P. DEVILLE
3 .
M E S (X-ray absorption near edge spectroscopy). Le XANES est encore peu
utilisé dans l’ingénierie des surfaces car il suppose l’accès a u n anneau de
rayonnement synchrotron. C’est pourtant une méthode d’avenir notamment
pour la caractérisation chimique et l’étude de l’adsorption des atomes légers ;
enfin une région où l’électron photoémis, responsable de l’absorption des
photons, a une énergie suffisante pour être considéré comme libre. Dans
cette région, on peut observer des oscillations du coefficient d’absorption qui
n’apparaissent pas pour les gaz et qui sont donc Caractéristiques de la structure ordonnée de la matière. Ces oscillations, dites de Kronig, permettent de
réaliser des mesures de l’ordre local : c’est l’EXAFS (Extended X-ray absorption Sine structure). L’utilisation du rayonnement blanc intense d’une anode
tournante permet de faire des mesures mais on préfère se servir d’une source
de rayons X ayant une brillance et une intensité exceptionnelles, délivrée par
u n anneau de rayonnement synchrotron. L’EXAFS qui est une excellente
méthode d’étude des interfaces et sa variante applicable aux surfaces
( S E W S ) seront décrites dans le prochain chapitre.
La figure 4.4 donne des ordres de grandeurs des sections efficaces des processus de diffusion et d’absorption pour le cuivre[’). A u x faibles énergies de photons, les sections efficaces de diffusion sont extrêmement faibles : les photons
auront donc un libre parcours moyen important et on ne pourra pas utiliser facilement les phénomènes liés à la diffusion pour tester les surfaces, sauf à utiliser
la diffraction en incidence rasante aux alentours de l’angle critique.
En revanche, les interactions liées à l’absorption pourront donner lieu a des
méthodes d’analyse de surfaces.
1.2.2. La photoemission et la relaxation
L a photoémission électronique est la cause de l’absorption des rayons X. Elle
correspond à l’émission d u n électron qui peut être initialement dans la bande de
valence ou dans u n niveau de cceur. Ce phénomène correspond à une ionisation
de l’atome qui absorbe le rayonnement de photons. On pourra utiliser la photoémission électronique comme spectroscopie des niveaux d’un atome. Si l’ionisation est faite a u moyen de rayons X suffisamment énergétiques, on testera les
niveaux de cceur : c’est la photoémission induite par les rayons X (X-ray induced photoelectron spectroscopy) qu’on appelle aussi ESCA ou XPS (Chap. 5,
Sect. 6.2). Évidemment, les niveaux de valence seront aussi ionisés mais du
point de vue de l’analyse des surfaces il est préférable dans ce cas d’utiliser u n
rayonnement moins énergétique et on excitera l’atome avec une source de
lumière émettant dans l’ultraviolet (quelques dizaines d’eV). L a technique de
photoémission correspondante s’appellera alors I’UPS (ultrauiolet induced photoelectron spectroscopy) et ARUPS si elle est résolue angulairement. La section
(1) Hubbell J.H., Photon cross section compilation activity in the US in the range 1 keV to
100 GeV, J . Phys. C 4 32 (1971) 14-20.
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
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M E S (X-ray absorption near edge spectroscopy). Le XANES est encore peu
utilisé dans l’ingénierie des surfaces car il suppose l’accès a u n anneau de
rayonnement synchrotron. C’est pourtant une méthode d’avenir notamment
pour la caractérisation chimique et l’étude de l’adsorption des atomes légers ;
enfin une région où l’électron photoémis, responsable de l’absorption des
photons, a une énergie suffisante pour être considéré comme libre. Dans
cette région, on peut observer des oscillations du coefficient d’absorption qui
n’apparaissent pas pour les gaz et qui sont donc Caractéristiques de la structure ordonnée de la matière. Ces oscillations, dites de Kronig, permettent de
réaliser des mesures de l’ordre local : c’est l’EXAFS (Extended X-ray absorption Sine structure). L’utilisation du rayonnement blanc intense d’une anode
tournante permet de faire des mesures mais on préfère se servir d’une source
de rayons X ayant une brillance et une intensité exceptionnelles, délivrée par
u n anneau de rayonnement synchrotron. L’EXAFS qui est une excellente
méthode d’étude des interfaces et sa variante applicable aux surfaces
( S E W S ) seront décrites dans le prochain chapitre.
La figure 4.4 donne des ordres de grandeurs des sections efficaces des processus de diffusion et d’absorption pour le cuivre[’). A u x faibles énergies de photons, les sections efficaces de diffusion sont extrêmement faibles : les photons
auront donc un libre parcours moyen important et on ne pourra pas utiliser facilement les phénomènes liés à la diffusion pour tester les surfaces, sauf à utiliser
la diffraction en incidence rasante aux alentours de l’angle critique.
En revanche, les interactions liées à l’absorption pourront donner lieu a des
méthodes d’analyse de surfaces.
1.2.2. La photoemission et la relaxation
L a photoémission électronique est la cause de l’absorption des rayons X. Elle
correspond à l’émission d u n électron qui peut être initialement dans la bande de
valence ou dans u n niveau de cceur. Ce phénomène correspond à une ionisation
de l’atome qui absorbe le rayonnement de photons. On pourra utiliser la photoémission électronique comme spectroscopie des niveaux d’un atome. Si l’ionisation est faite a u moyen de rayons X suffisamment énergétiques, on testera les
niveaux de cceur : c’est la photoémission induite par les rayons X (X-ray induced photoelectron spectroscopy) qu’on appelle aussi ESCA ou XPS (Chap. 5,
Sect. 6.2). Évidemment, les niveaux de valence seront aussi ionisés mais du
point de vue de l’analyse des surfaces il est préférable dans ce cas d’utiliser u n
rayonnement moins énergétique et on excitera l’atome avec une source de
lumière émettant dans l’ultraviolet (quelques dizaines d’eV). L a technique de
photoémission correspondante s’appellera alors I’UPS (ultrauiolet induced photoelectron spectroscopy) et ARUPS si elle est résolue angulairement. La section
(1) Hubbell J.H., Photon cross section compilation activity in the US in the range 1 keV to
100 GeV, J . Phys. C 4 32 (1971) 14-20.