CHAPITRE 4 - BASES PHYSIQUES D E L’ANALYSE DES SURFACES
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Domaine utilisé dans les analyses de surface
T
c
O
O
O
(0
-
c
103 -
- _ _ - - - _
-
Absorption photoélectrique
-
/ ;
/
;
/
;
/
‘J
r’, électron-positon
/ I \
~
4, // \ \
1 -
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I Compton I
\
\
Absorption
/
/
\
, photonucléaire
\ I
I\
I \ A
LI
I
I
I
I \ \
I
1 OeV
1 keV
1 MeV
1 GeV
Énergie des photons
Fig. 4.4. Sections efficaces des principaux processus d’interaction photon X-matière pour le
Z = 29 (Ref.“)).
cuivre
efficace du processus et la résolution en énergie sont meilleures, ce qui permettra de connaître finement la répartition des états électroniques dans la bande de
valence qui est une image directe des orbitales chimiques. Par la suite, nous ne
parlerons plus d’UPS dont l’utilisation en ingénierie des surfaces est limitée.
Après absorption du photon, le retour de l’atome à l’état fondamental se fait
via une cascade de processus de désexcitation soit radiatifs (fluorescence X), soit
non radiatifs (émission d’électrons Auger). La fluorescence X est une excellente
méthode analytique qui permet d’étudier des volumes de l’ordre du pm3 : elle est
souvent utilisée en ingénierie des surfaces lorsqu’on veut étudier la composition
de la région située sous l’extrême surface. En revanche, l’émission Auger donne
lieu à une méthode d’analyse de l’extrême surface et est très complémentaire de
la fluorescence. Nous la décrirons en détail au chapitre 5, section 6.1.
Pour décrire les phénomènes d‘absorption X, on utilise en général l’approximation dipolaire électrique, correcte si il, la longueur d’onde du rayonnement X,
est bien supérieure à la taille de l’atome (voir Fig. 4.1). Ce sera toujours vrai pour
les rayons X > pour lesquels i l est supérieur à 0,5 nm. Pour les rayons
<< pas trop durs >> comme ceux qui sont couramment utilisés en cristallographie