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A. CORNET et J.-P. DEVILLE
est largement supérieur a u flux d’espèces ionisées ( at << ao ). Donc la relation
(5.31), valide pour la SNMS, peut s’écrire plus simplement :
I ; = IpYiapqi.
(5.32)
6.4.2. Avantages respectifs d e la SIMS et d e la SNMS
Les deux méthodes sont très sensibles à la surface parce que les particules
émises ne proviennent que des toutes premières assises atomiques (une à trois
couches soit moins de 1 nm). À cette grande sensibilité de surface on associera
donc une excellente résolution en profondeur, nécessaire chaque fois qu’on veut
faire des profils de concentration, faciles à obtenir puisque la méthode est fondée
sur une pulvérisation continue de la surface. Les deux variantes permettent
d‘analyser tous les éléments (y compris l’hydrogène) et, grâce à la sélectivité en
masse, les divers isotopes d’un même élément. Le seuil de détection est de très
bon à excellent, de l’ordre de la ppm pour la SNMS et meilleur que la ppb pour la
SIMS. Ces valeurs dépendent de l’élément analysé et de la matrice où il est inclus.
On a des informations sur la composition chimique de la surface en raisonnant
sur le spectre de masse dans lequel les intensités sont mesurées en fonction du
nombre de masse ( m / e ) . Cependant, toute analyse quantitative est délicate en
SIMS alors qu’elle est plus aisée en SNMS, ce qui explique le succès actuel de
cette méthode. Enfin, il faut signaler que l’analyse des isolants peut être perturbée par une charge locale de la cible puisqu’on éjecte des particules chargées.
6.4.3. Appareillage
Les spectroscopies ioniques doivent être mises en œuvre dans une enceinte sous
ultravide (entre
et 10-lo mbar). L a chaîne de mesure comporte une source
d’ions primaires (sonde), une cible (échantillon) à analyser, une optique pour guider les ions secondaires vers un spectromètre de masse (détecteur). La
figure 5.67 montre le schéma d’un appareil de spectrométrie de masse d’ions
secondaires commercial. En général, la qualité de l’appareil dépend surtout de la
sensibilité du spectromètre de masse et de l’étendue du spectre en nombres de
masse que l’on désire.
En SIMS, l’appareil travaille avec des faisceaux d‘ions argon ou oxygène et,
grâce à une séparation en masse des ions incidents, permet d‘obtenir u n faisceau
de diamètre inférieur à 10 pm qui peut être balayé sur la surface à étudier. La
détection est faite le plus souvent grâce à un spectromètre de masse quadripolaire
qui travaille typiquement dans le domaine de 1 à 350 amu (atomic mass unit).
C’est un appareil simple et peu onéreux mais de résolution médiocre. Pour avoir
une très bonne résolution en masse, on utilise soit un analyseur à secteur électrostatique, soit un spectromètre à temps de vol (time offlight) qu’on nomme
souvent ToF-SIMS. Dans ce cas, le nombre de canaux en masse, qui peut être
considérable, peut rendre l’exploitation des résultats longue sinon fastidieuse. On
trouvera un exemple de l’utilisation de ce spectromètre au chapitre 7, section 5.
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
est largement supérieur a u flux d’espèces ionisées ( at << ao ). Donc la relation
(5.31), valide pour la SNMS, peut s’écrire plus simplement :
I ; = IpYiapqi.
(5.32)
6.4.2. Avantages respectifs d e la SIMS et d e la SNMS
Les deux méthodes sont très sensibles à la surface parce que les particules
émises ne proviennent que des toutes premières assises atomiques (une à trois
couches soit moins de 1 nm). À cette grande sensibilité de surface on associera
donc une excellente résolution en profondeur, nécessaire chaque fois qu’on veut
faire des profils de concentration, faciles à obtenir puisque la méthode est fondée
sur une pulvérisation continue de la surface. Les deux variantes permettent
d‘analyser tous les éléments (y compris l’hydrogène) et, grâce à la sélectivité en
masse, les divers isotopes d’un même élément. Le seuil de détection est de très
bon à excellent, de l’ordre de la ppm pour la SNMS et meilleur que la ppb pour la
SIMS. Ces valeurs dépendent de l’élément analysé et de la matrice où il est inclus.
On a des informations sur la composition chimique de la surface en raisonnant
sur le spectre de masse dans lequel les intensités sont mesurées en fonction du
nombre de masse ( m / e ) . Cependant, toute analyse quantitative est délicate en
SIMS alors qu’elle est plus aisée en SNMS, ce qui explique le succès actuel de
cette méthode. Enfin, il faut signaler que l’analyse des isolants peut être perturbée par une charge locale de la cible puisqu’on éjecte des particules chargées.
6.4.3. Appareillage
Les spectroscopies ioniques doivent être mises en œuvre dans une enceinte sous
ultravide (entre
et 10-lo mbar). L a chaîne de mesure comporte une source
d’ions primaires (sonde), une cible (échantillon) à analyser, une optique pour guider les ions secondaires vers un spectromètre de masse (détecteur). La
figure 5.67 montre le schéma d’un appareil de spectrométrie de masse d’ions
secondaires commercial. En général, la qualité de l’appareil dépend surtout de la
sensibilité du spectromètre de masse et de l’étendue du spectre en nombres de
masse que l’on désire.
En SIMS, l’appareil travaille avec des faisceaux d‘ions argon ou oxygène et,
grâce à une séparation en masse des ions incidents, permet d‘obtenir u n faisceau
de diamètre inférieur à 10 pm qui peut être balayé sur la surface à étudier. La
détection est faite le plus souvent grâce à un spectromètre de masse quadripolaire
qui travaille typiquement dans le domaine de 1 à 350 amu (atomic mass unit).
C’est un appareil simple et peu onéreux mais de résolution médiocre. Pour avoir
une très bonne résolution en masse, on utilise soit un analyseur à secteur électrostatique, soit un spectromètre à temps de vol (time offlight) qu’on nomme
souvent ToF-SIMS. Dans ce cas, le nombre de canaux en masse, qui peut être
considérable, peut rendre l’exploitation des résultats longue sinon fastidieuse. On
trouvera un exemple de l’utilisation de ce spectromètre au chapitre 7, section 5.