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A. CORNET et J.-P. DEVILLE
cet effet de matrice (auquel on peut remédier par u n faisceau primaire d’ions
actifs, O,+, qui favorise la production d‘ions positifs) la quantification est assez
délicate en SIMS et n’est réellement possible qu’en cas de faibles concentrations
dans des matrices bien définies, ou en utilisant u n standard de calibration.
En revanche, cette variation considérable de la probabilité d’ionisation peut
avoir des conséquences très favorables quand, par exemple, la probabilité d‘ionisation d’un élément est très grande. Dans ce cas, les limites de détection sont
excellentes (meilleures que la ppb). Pour certains éléments, on utilise un canon
d’ions Cs+ afin d’abaisser le travail de sortie et de favoriser la production d’ions
négatifs. On peut aussi focaliser le faisceau d‘ions incidents et, grâce à u n
balayage de la surface, obtenir la distribution latérale de certaines espèces chimiques et faire des cartographies. Dans certains cas, l’imagerie peut être globale
mais on est alors limité par l’astigmatisme du spectromètre. Certains appareils
sont munis d u n canon à ions spécial (métal liquide : gallium) qui permet de
diminuer le diamètre du faisceau incident jusqu’à quelques dizaines de nanomètres.
6.4.5. L’analyse en mode SNMS
L a SNMS permet de contourner l’inconvénient majeur de la SIMS : le manque de
quantification. Ici les processus d’émission et d’ionisation sont découplés grâce à
la post-ionisation des particules neutres éjectées. La probabilité d’ionisation a; ,
de l’ordre de lo-,, est une constante de l’appareil qui ne dépend que des paramètres du plasma et qu’on peut insérer dans la constante q. En posant
DO = a: 7 7 ; l’équation (5.32) devient alors :
1p = lPY,“D[?
(5.33)
Pour la pulvérisation atomique d’un échantillon composé de plus d’un élément,
on obtient pour la pulvérisation à l’équilibre :
Yi = CiYtO,
(5.34)
où ci est la concentration atomique de l’élément i, et Ytot le taux de pulvérisation
total. Avec YtOt = C Y i et c c i = 1 pour les éléments i et j on obtient la
relation suivante en combinant les équations (5.32) et (5.34) :
I. D
‘ i - 1
J
c j Ij D i
- -
(5.35)
Les facteurs de sensibilité relatifs peuvent être obtenus à partir de l’analyse
S N M S d’un échantillon de composition connue. Contrairement à ceux utilisés en
SIMS, ils ne varient que d’un facteur 4 pour la plupart des éléments. En
revanche, la résolution latérale de la SNMS est médiocre, de l’ordre de 0,5 cm.
L’utilisation d’un canon ionique auxiliaire (externe) permet d’améliorer la résolution latérale jusqu’à 150 pm, mais aux dépens de la sensibilité.
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
cet effet de matrice (auquel on peut remédier par u n faisceau primaire d’ions
actifs, O,+, qui favorise la production d‘ions positifs) la quantification est assez
délicate en SIMS et n’est réellement possible qu’en cas de faibles concentrations
dans des matrices bien définies, ou en utilisant u n standard de calibration.
En revanche, cette variation considérable de la probabilité d’ionisation peut
avoir des conséquences très favorables quand, par exemple, la probabilité d‘ionisation d’un élément est très grande. Dans ce cas, les limites de détection sont
excellentes (meilleures que la ppb). Pour certains éléments, on utilise un canon
d’ions Cs+ afin d’abaisser le travail de sortie et de favoriser la production d’ions
négatifs. On peut aussi focaliser le faisceau d‘ions incidents et, grâce à u n
balayage de la surface, obtenir la distribution latérale de certaines espèces chimiques et faire des cartographies. Dans certains cas, l’imagerie peut être globale
mais on est alors limité par l’astigmatisme du spectromètre. Certains appareils
sont munis d u n canon à ions spécial (métal liquide : gallium) qui permet de
diminuer le diamètre du faisceau incident jusqu’à quelques dizaines de nanomètres.
6.4.5. L’analyse en mode SNMS
L a SNMS permet de contourner l’inconvénient majeur de la SIMS : le manque de
quantification. Ici les processus d’émission et d’ionisation sont découplés grâce à
la post-ionisation des particules neutres éjectées. La probabilité d’ionisation a; ,
de l’ordre de lo-,, est une constante de l’appareil qui ne dépend que des paramètres du plasma et qu’on peut insérer dans la constante q. En posant
DO = a: 7 7 ; l’équation (5.32) devient alors :
1p = lPY,“D[?
(5.33)
Pour la pulvérisation atomique d’un échantillon composé de plus d’un élément,
on obtient pour la pulvérisation à l’équilibre :
Yi = CiYtO,
(5.34)
où ci est la concentration atomique de l’élément i, et Ytot le taux de pulvérisation
total. Avec YtOt = C Y i et c c i = 1 pour les éléments i et j on obtient la
relation suivante en combinant les équations (5.32) et (5.34) :
I. D
‘ i - 1
J
c j Ij D i
- -
(5.35)
Les facteurs de sensibilité relatifs peuvent être obtenus à partir de l’analyse
S N M S d’un échantillon de composition connue. Contrairement à ceux utilisés en
SIMS, ils ne varient que d’un facteur 4 pour la plupart des éléments. En
revanche, la résolution latérale de la SNMS est médiocre, de l’ordre de 0,5 cm.
L’utilisation d’un canon ionique auxiliaire (externe) permet d’améliorer la résolution latérale jusqu’à 150 pm, mais aux dépens de la sensibilité.