Présentation

Article interactif

1 - PRINCIPE

2 - DÉFINITION D’UNE ANALYSE DE SURFACE

3 - APPLICATION À LA CARACTÉRISATION DES SURFACES

4 - CARACTÉRISTIQUES DE LA SDL FACE AUX AUTRES MÉTHODES D’ANALYSE DE SURFACE

5 - CONCLUSION – PERSPECTIVES ET DÉVELOPPEMENTS ATTENDUS

6 - GLOSSAIRE

7 - SYMBOLES

Article de référence | Réf : M1675 v3

Principe
Caractérisation des surfaces par SDL

Auteur(s) : Sébastien DUBENT, Patrick CHAPON

Relu et validé le 02 sept. 2020

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais English

NOTE DE L'ÉDITEUR

Cet article est la réédition actualisée de l’article M1675 intitulé « Caractérisation des surfaces par SDL » paru en 1997, rédigé par Hubert HOCQUAUX.

13/03/2017

RÉSUMÉ

Des méthodes d’analyse existent, mais peu sont adaptées au contrôle des surfaces industrielles où une information rapide sur un grand nombre d’éléments est recherchée pour des épaisseurs variables. Par sa facilité de mise en œuvre, sa rapidité, sa capacité de mesure et son large domaine d’utilisation, la spectrométrie à décharge luminescente (SDL), dont l’article fait l’objet en présentant notamment ses avantages et limites dans de nombreux cas, connaît un essor important. L’intérêt s’est renforcé avec la généralisation des sources à radiofréquence étendant l’analyse aux isolants. La SDL, même si elle ne décrit pas tous les aspects d’une surface, fournit des profils de concentration en profondeur.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

Auteur(s)

  • Sébastien DUBENT : Ingénieur Matériaux Métalliques, CNAM - Responsable traitements de surface et corrosion, Laboratoire de Matériaux Industriels du CNAM, Paris, France - Responsable SDL, Laboratoire PIMM (UMR CNRS 8006), Arts et Métiers ParisTech, Paris, France

  • Patrick CHAPON : HORIBA Scientific GDS Product Manager - HORIBA Jobin Yvon S.A.S., Longjumeau, France - Note de l'éditeur : Cet article est la réédition actualisée de l’article [M 1 675] intitulé « Caractérisation des surfaces par SDL » paru en 1997, rédigé par Hubert HOCQUAUX.

INTRODUCTION

Les propriétés d’emploi des matériaux dépendent de plus en plus de leur composition superficielle. L’industrie s’est en effet attachée, au cours des trente dernières années notamment, à développer des revêtements et traitements permettant, par des moyens mécaniques, physiques, chimiques ou électrochimiques, d’obtenir à la surface d’un matériau la modification de sa nature, de sa composition, de sa structure ou de l’état de ses contraintes superficielles, sans modifier ni altérer ses caractéristiques à cœur. Les traitements de surface permettent donc d’améliorer les propriétés de surface d’un matériau pour conférer aux produits une plus grande valeur ajoutée en les rendant plus résistants à la corrosion, à l’oxydation, à l’usure et au frottement, et plus performants thermiquement, électriquement en améliorant leur aptitude au soudage ou simplement leur aspect, etc. On peut ainsi, en protégeant un acier au carbone par un revêtement de zinc, une passivation et un système de peintures, lui conférer une résistance à la corrosion tout en gardant d’excellentes propriétés mécaniques, comme c’est par exemple le cas des tôles automobiles.

Le développement de tels traitements a nécessité la mise en place d’outils d’étude et de contrôle afin d’aboutir à des produits fiables et reproductibles.

Compte tenu de l’essor de l’industrie des traitements de surface, l’analyse et d’une façon plus large la caractérisation des surfaces sont aujourd’hui une nécessité dans de nombreux domaines : corrosion, oxydation, passivation, catalyse, usure, frottement, lubrification, diffusion, adsorption, adhérence, conductivité thermique et électrique, photovoltaïque, etc. Suivant le problème étudié et les propriétés concernées, la définition du terme surface peut varier de façon très importante, depuis la stricte monocouche jusqu’à des couches atteignant plusieurs dizaines de micromètres ou plus, de 50 à 100 µm d’épaisseur d’alumine (Al2O3) par exemple après traitement d’anodisation dure sur une pièce en aluminium.

Il existe une grande variété de méthodes d’analyse disponibles, dont certaines sont essentiellement utilisées dans les centres de recherche universitaires ou les centres techniques. On constate toutefois que la localisation des appareils s’est considérablement étendue suite aux nombreux développements réalisés et qu’elle dépend aujourd’hui d’une part du degré de sophistication et d’avancement de la technique, et d’autre part, de la valeur ajoutée du produit analysé. Cependant, si l’on exclut le domaine de la microélectronique, peu de méthodes sont adaptées au contrôle des surfaces industrielles, à partir du moment où l’on souhaite une information rapide sur un grand nombre d’éléments et pour des épaisseurs de couches très variables, ce qui est souvent le cas après les traitements ou les revêtements. Par ailleurs, la qualité des échantillons ne permet pas toujours l’obtention d’un vide poussé (porosités, rugosité importante, présence de résidus organiques, etc.).

Compte tenu de sa facilité de mise en œuvre, de sa rapidité, de sa capacité de mesure de l’ensemble des éléments et de son large domaine d’utilisation, la spectrométrie à décharge luminescente (SDL) a connu un essor important au cours des vingt dernières années, notamment dans les secteurs de la métallurgie, de l’automobile, de l’aéronautique et de l’énergie. L’intérêt pour cette technique s’est encore renforcé avec le développement et la généralisation sur tous les appareils commercialisés des sources à radiofréquence (RF), en remplacement des anciennes sources en courant continu (DC), qui ont permis d’étendre la méthode à l’analyse des matériaux et des revêtements isolants. Bien entendu, cette technique ne peut prétendre à elle seule décrire tous les aspects d’une surface, car elle ne fournit que des profils de concentration élémentaires en profondeur.

Les informations pourront être complétées par des analyses effectuées à l’aide d’autres outils tels que le microscope électronique à balayage (MEB), la spectrométrie d’électrons X (XPS en anglais pour X-Ray Photoelectron Spectrometry), la diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD en anglais pour Electron BackScatter Diffraction), l’ellipsométrie, la spectroscopie d’électrons Auger (AES), etc. Dans le contexte technico-économique dressé précédemment, la caractérisation des surfaces par SDL, dont cet article fait l’objet en décrivant notamment de nombreux exemples d’application, s’étend à des domaines de plus en plus variés : des couches épaisses aux couches de plus en plus minces, des matériaux électriquement conducteurs aux matériaux isolants, semi-conducteurs ou hybrides, des dépôts sur verre aux traitements d’anodisation, des revêtements polymères sur aluminium pour emballages aux matériaux biocompatibles, etc.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-m1675


Cet article fait partie de l’offre

Traitements des métaux

(134 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Version en anglais English

1. Principe

La spectrométrie à décharge luminescente fait intervenir le phénomène de pulvérisation cathodique de l’échantillon à analyser, celui-ci est placé dans une source fonctionnant sur le principe d’un tube cathodique.

L’énergie utilisée pour la pulvérisation des atomes du matériau est l’énergie cinétique des particules chargées ou non électriquement (ions, électrons, atomes, etc.). Parce qu’elle ne comporte pas de volatilisation du matériau, contrairement aux autres sources d’excitation, la pulvérisation cathodique de l’échantillon est compatible avec la résolution en profondeur indispensable à l’analyse de surfaces    ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Traitements des métaux

(134 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Principe
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MOLLER (P.), NIELSEN (L.P.) -   Advanced Surface Technology : A holistic view on the extensive and intertwined world of applied surface engineering.  -  NASF Vol. 2, Chap. 36.9, pp. 1051-1055 (2013).

  • (2) - BINGHAM (R.V.) & al -   Novel use of glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES) to study corrosion of AA2024-T3 in the presence and absence of inhibitors Part 1 & 2.  -  Surf. Interface Anal. 47, pp. 1009-1014 & 1098-1108 (2015).

  • (3) - ESCOBAR GALINDO (R.) & al -   Advanced surface characterization of silver nanocluster segregation in Ag–TiCN bioactive coatings by RBS, GDOES, and ARXPS.  -  Anal. Bioanal. Chem. 405(19), pp. 6259-69 (2013).

  • (4) - SHIMIZU (K.) & al -   Radiofrequency GDOES : a powerful technique for depth profiling analysis of thin films.  -  Surface and Interface Analysis Vol. 35, Issue 7, pp. 564-574 (2003).

  • (5) - MARCUS (R. K.) & al -   Glow Discharge Plasmas in Analytical Spectroscopy.  -  Ed. Wiley, Chap. 2, pp. 15-62...

1 Site Internet

LinkedIn GDOES group

https://www.linkedin.com/grps/GDOES-MS-Glow-Discharge-Optical-4175530

HAUT DE PAGE

2 Événement

« GD day », Conférence internationale autour de la SDL, tous les deux ans (années paires)

http://www.gd-day.com

HAUT DE PAGE

3 Normes et standards

ISO 14707ISO Surface chemical analysis – Glow discharge optical emission spectrometry (GD-OES) – Introduction to use.

ISO 16962ISO Surface chemical analysis – Analysis of zinc and/or aluminium based metallic coatings by glow-discharge optical-emission spectrometry.

HAUT DE PAGE

...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Traitements des métaux

(134 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Traitements des métaux

(134 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS