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A. CORNET et J.-P. DEVILLE
6.3.3. Applications
Les premiers profils analysés concernaient des profondeurs allant de 0.1 à 40
micromètres, à l’exclusion de toute analyse de l’extrême surface. L a résolution
en profondeur dépend essentiellement de la vitesse d’acquisition des données et
du temps mort des détecteurs du spectromètre. Les progrès instrumentaux ont
permis d’améliorer l’analyse des premières couches dans l’industrie métallurgique (mieux que 0.01 p m ) . La SDL est beaucoup utilisée en métallurgie où elle
permet d’étudier la composition à cœur des alliages après des étalonnages
convenables, de déterminer la présence d’impuretés, d’analyser les couches de
surfaces obtenues après cémentation, phosphatation et passivation. Elle permet
aussi d’analyser la contamination de surfaces après des traitements tels que le
polissage ou la rectification. Dans le domaine des semi-conducteurs, la SDL peut
servir à déterminer des profils d’implantation des dopants comme le bore ou le
silicium. Dans ce cas, la spectroscopie de masse d’ions secondaires (SIMS) permet d’atteindre des limites de détection beaucoup plus grandes.
Une application de la SDL à l’analyse de surfaces décapées par laser est traitée chapitre 7, section 3 . l .
6.4. Spectroscopie de masse d’ions
ou de neutres secondaires
La S I M S (SNMS) est une spectroscopie de masse d’ions (ou de neutres) dits
secondaires (secondary ion (neutral) mass spectroscopy). L’identification par
spectrométrie de masse d’atomes ou de molécules émis à partir d’un matériau
est certainement la méthode la plus directe pour l’analyse chimique qualitative
de surface. L’émission des atomes est obtenue par u n bombardement ionique
qui produit une pulvérisation des atomes de la surface (sputtering). Ces atomes
sont analysés par u n spectromètre de masse. Si les particules détectées ont
quitté la surface à l’état d’ions (positifs ou négatifs) la méthode est appelée SIMS.
Si les particules neutres sont analysées après pulvérisation puis post-ionisation
la méthode s’appelle SNMS.
Le développement de la SIMS a commencé vers la fin des années cinquante
grâce aux travaux de Castaing et Slodzian. C’est surtout dans les années
soixante-dixfquatre-vingts que la méthode a pris son essor en tant qu’analyse de
surfaces ou de monocouches adsorbées grâce à l’introduction de la méthode dite
statique. L a SNMS est de mise en œuvre plus récente et n’est devenue compétitive sur le marché des analyses de surfaces que très récemment.
Ni la SIMS, ni la S N M S ne sont des techniques très faciles à mettre en œuvre :
le marché de l’appareillage est étroit et le dépouillement des résultats demande
souvent réflexion et habileté. Le choix portera essentiellement sur ces techniques
quand il sera question de détecter des impuretés à très faibles concentrations,
d’obtenir des profils de concentration précis ou une séparation isotopique. Dans
le cas des polymères, la méthode est sensible à la conformation : la section 5 du
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
6.3.3. Applications
Les premiers profils analysés concernaient des profondeurs allant de 0.1 à 40
micromètres, à l’exclusion de toute analyse de l’extrême surface. L a résolution
en profondeur dépend essentiellement de la vitesse d’acquisition des données et
du temps mort des détecteurs du spectromètre. Les progrès instrumentaux ont
permis d’améliorer l’analyse des premières couches dans l’industrie métallurgique (mieux que 0.01 p m ) . La SDL est beaucoup utilisée en métallurgie où elle
permet d’étudier la composition à cœur des alliages après des étalonnages
convenables, de déterminer la présence d’impuretés, d’analyser les couches de
surfaces obtenues après cémentation, phosphatation et passivation. Elle permet
aussi d’analyser la contamination de surfaces après des traitements tels que le
polissage ou la rectification. Dans le domaine des semi-conducteurs, la SDL peut
servir à déterminer des profils d’implantation des dopants comme le bore ou le
silicium. Dans ce cas, la spectroscopie de masse d’ions secondaires (SIMS) permet d’atteindre des limites de détection beaucoup plus grandes.
Une application de la SDL à l’analyse de surfaces décapées par laser est traitée chapitre 7, section 3 . l .
6.4. Spectroscopie de masse d’ions
ou de neutres secondaires
La S I M S (SNMS) est une spectroscopie de masse d’ions (ou de neutres) dits
secondaires (secondary ion (neutral) mass spectroscopy). L’identification par
spectrométrie de masse d’atomes ou de molécules émis à partir d’un matériau
est certainement la méthode la plus directe pour l’analyse chimique qualitative
de surface. L’émission des atomes est obtenue par u n bombardement ionique
qui produit une pulvérisation des atomes de la surface (sputtering). Ces atomes
sont analysés par u n spectromètre de masse. Si les particules détectées ont
quitté la surface à l’état d’ions (positifs ou négatifs) la méthode est appelée SIMS.
Si les particules neutres sont analysées après pulvérisation puis post-ionisation
la méthode s’appelle SNMS.
Le développement de la SIMS a commencé vers la fin des années cinquante
grâce aux travaux de Castaing et Slodzian. C’est surtout dans les années
soixante-dixfquatre-vingts que la méthode a pris son essor en tant qu’analyse de
surfaces ou de monocouches adsorbées grâce à l’introduction de la méthode dite
statique. L a SNMS est de mise en œuvre plus récente et n’est devenue compétitive sur le marché des analyses de surfaces que très récemment.
Ni la SIMS, ni la S N M S ne sont des techniques très faciles à mettre en œuvre :
le marché de l’appareillage est étroit et le dépouillement des résultats demande
souvent réflexion et habileté. Le choix portera essentiellement sur ces techniques
quand il sera question de détecter des impuretés à très faibles concentrations,
d’obtenir des profils de concentration précis ou une séparation isotopique. Dans
le cas des polymères, la méthode est sensible à la conformation : la section 5 du