Présentation
Auteur(s)
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Évelyne DARQUE-CERETTI : Maître de Recherche à l’école des Mines de Paris
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Henri-Noël MIGEON : Laboratoire d’Analyse des Matériaux, Luxembourg
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Marc AUCOUTURIER : Directeur de Recherche au CNRS
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le fait que l’émission ionique secondaire à partir de matériaux solides ne puisse être décrite de façon quantitative par une théorie complète, la multiplicité des procédures analytiques possibles, l’existence d’artefacts analytiques spécifiques à chaque procédure ou à des catégories données de matériaux, rendent impossible l’énoncé de procédures analytiques de routine universelles. C’est pourquoi le plan adopté ici suit une logique expérimentale. Pour chaque problème analytique (ou procédure d’analyse), les performances recherchées, les limitations prévisibles, les meilleures procédures sont résumées et illustrées par des exemples concrets. L’ordre adopté va du plus simple au plus complexe, ce qui signifie que les performances et les méthodes explicitées pour une procédure sont presque toutes à prendre en compte pour les procédures décrites ensuite.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de mars 2015 par Evelyne DARQUE-CERETTI, Marc AUCOUTURIER, Patrice LEHUÉDÉ
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Analyse de surface3. Analyse et résolution en profondeur
Puisqu’elle permet la mesure en continu de la composition de la matière pulvérisée en fonction du temps de pulvérisation, c’est-à-dire de la profondeur dans l’échantillon de la zone analysée, l’analyse ionique est un moyen de choix pour la détermination des variations de concentration en fonction de la distance à la surface. Les aspects concernant l’identification des espèces, les limites de détection, l’expression quantitative des concentrations, ont été traités ci-dessus et interviennent bien évidemment dans l’analyse en profondeur.
Le problème posé est celui de la précision de la relation concentration (ou signal)-profondeur, c’est-à-dire de la résolution en profondeur de l’analyse. Il ne faut pas confondre, du point de vue des définitions, quatre notions différentes, bien que liées.
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Pour certaines méthodes d’analyse (par exemple : RBS, ERDA, analyse sous faisceau d’électrons exploitée en fonction de la tension d’accélération), le traitement des signaux (en général la connaissance de l’énergie des particules détectées) permet de connaître la profondeur depuis laquelle ils sont émis. La résolution en profondeur est alors conditionnée par la précision avec laquelle cette profondeur est calculée.
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La seconde notion est celle de profondeur analysée, autrement dit l’épaisseur de la zone qui émet des signaux indiscernables entre eux à un instant donné. En analyse ionique, cette profondeur est de l’ordre de une ou deux couches atomiques ; c’est la limite ultime de la résolution en profondeur, si l’on savait exploiter instantanément tous les signaux recueillis (c’est théoriquement le cas en SIMS statique). En SIMS dynamique, il est nécessaire d’accumuler pendant un certain temps les signaux pour obtenir une précision suffisante et la profondeur d’analyse correspondant à un signal recueilli est donc largement supérieure aux une ou deux couches atomiques théoriques.
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La troisième notion, spécifique aux méthodes qui, comme le SIMS, font appel à la pulvérisation ionique, correspond à la précision avec laquelle est connue la position de la surface émettrice par rapport à la surface initiale, en fonction du temps écoulé depuis le début de l’analyse (voir ci-dessous : mesure des profondeurs).
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Enfin,...
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