CHAPITRE 5 - MÉTHODES D’ANALYSE DE L’INGÉNIEUR DES SURFACES
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chapitre 7 en fournit u n exemple. L’ouvrage cité en référence(27) peut constituer
u n effort utile à une meilleure connaissance de ces méthodes.
6.4.1. Principes physiques
Le bombardement d’une surface solide par des ions incidents dits primaires (en
général des ions de gaz rares d’énergie de quelques centaines d’eV a quelques
keV) mais aussi des ions alcalins (césium...), induit plusieurs processus au voisinage de celle-ci (Fig. 6.2). L‘ion incident frappe ladite surface puis pénètre dans
le solide. Son énergie est alors transférée aux atomes de la cible via une cascade
de collisions (collision cascade) qui se caractérise par :
1. des changements considérables au voisinage de la surface (introduction de
désordre cristallin, déplacement des atomes, réactions chimiques, implantation de gaz rares ...
2. des processus d’émission de particules
- atomes ou molécules chargés positivement ou négativement.
- atomes ou molécules neutres,
- électrons secondaires,
- photons.
En SIMS, on ne détecte que les ions tandis qu’en SNMS on analyse les
neutres. Dans ce dernier cas il faut faire une post-ionisation des atomes et molécules pulvérisés a l’entrée du spectromètre de masse. Le faisceau incident agissant en pulvérisation de la surface, ces deux méthodes sont destructives.
Cependant, l’utilisation de courants incidents très faibles permet de minimiser
les dégâts d’irradiation : on emploie cette méthode de travail en SIMS statique.
Par ailleurs, le faisceau d’ions étant souvent de petit diamètre, seule une partie
infime de la surface est affectée.
L’intensité mesurée du flux d’un atome ou d’une molécule i issus de la surface peut être décrite par les équations suivantes :
1 : = I Y . w ? ~ , (SIMS)
(5.30)
P l 1
(5.31)
où Ip est le courant d’ions primaires, Yi le taux de pulvérisation partiel pour l’espèce i (nombre de particules pulvérisées par ion incident), a; la probabilité de
post-ionisation pour une particule neutre de l’espèce i, a: la probabilité de
formation d’un ion négatif ou positif de l’espèce i et qi un facteur géométrique de
transmission dépendant de l’appareillage utilisé. En général, le flux de neutres
(27) Briggs D., Practical Surface Analysis, Volume 2 : Ion and Neutral Spectroscopy (Wiley,
1992).
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chapitre 7 en fournit u n exemple. L’ouvrage cité en référence(27) peut constituer
u n effort utile à une meilleure connaissance de ces méthodes.
6.4.1. Principes physiques
Le bombardement d’une surface solide par des ions incidents dits primaires (en
général des ions de gaz rares d’énergie de quelques centaines d’eV a quelques
keV) mais aussi des ions alcalins (césium...), induit plusieurs processus au voisinage de celle-ci (Fig. 6.2). L‘ion incident frappe ladite surface puis pénètre dans
le solide. Son énergie est alors transférée aux atomes de la cible via une cascade
de collisions (collision cascade) qui se caractérise par :
1. des changements considérables au voisinage de la surface (introduction de
désordre cristallin, déplacement des atomes, réactions chimiques, implantation de gaz rares ...
2. des processus d’émission de particules
- atomes ou molécules chargés positivement ou négativement.
- atomes ou molécules neutres,
- électrons secondaires,
- photons.
En SIMS, on ne détecte que les ions tandis qu’en SNMS on analyse les
neutres. Dans ce dernier cas il faut faire une post-ionisation des atomes et molécules pulvérisés a l’entrée du spectromètre de masse. Le faisceau incident agissant en pulvérisation de la surface, ces deux méthodes sont destructives.
Cependant, l’utilisation de courants incidents très faibles permet de minimiser
les dégâts d’irradiation : on emploie cette méthode de travail en SIMS statique.
Par ailleurs, le faisceau d’ions étant souvent de petit diamètre, seule une partie
infime de la surface est affectée.
L’intensité mesurée du flux d’un atome ou d’une molécule i issus de la surface peut être décrite par les équations suivantes :
1 : = I Y . w ? ~ , (SIMS)
(5.30)
P l 1
(5.31)
où Ip est le courant d’ions primaires, Yi le taux de pulvérisation partiel pour l’espèce i (nombre de particules pulvérisées par ion incident), a; la probabilité de
post-ionisation pour une particule neutre de l’espèce i, a: la probabilité de
formation d’un ion négatif ou positif de l’espèce i et qi un facteur géométrique de
transmission dépendant de l’appareillage utilisé. En général, le flux de neutres
(27) Briggs D., Practical Surface Analysis, Volume 2 : Ion and Neutral Spectroscopy (Wiley,
1992).