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Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne

Analyse de surface XPS, AES, SIMS

Présentation

Le pôle d’Analyse des Surfaces et des Interfaces appartient au Département Analyses et Instrumentation du Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne.
Adossé à la Fédération de Recherches M3  »Mathématiques Matière Matériaux" de l'Université de Bourgogne, ce pôle apporte un soutien technique à la communauté scientifique et aux industriels, en mettant à leur disposition des équipements performants. Les techniques d’analyse disponibles (XPS, AES, SIMS) permettent de répondre à l’ensemble des besoins dans le domaine de l’analyse de surface (métallurgie, corrosion, adsorbants, films à propriétés optiques ou électroniques par exemple).

Instruments

XPS-Auger PHI 5000 Versaprobe

XPS-Auger PHI 5000 Versaprobe

Caractéristiques

  • Source RX monochromatée focalisée (10 µm)
  • Spectromètre hémisphérique (16 détecteurs)
  • Source d’électrons (200 nm)
  • Source d’ions basse énergie (Ar+ - 250 eV)
  • Source UV (HeI/HeII)
  • Système de refroidissement depuis la chambre d’introduction

Applications

  • Analyse qualitative (à partir de Li)
  • Analyse quantitative (sensibilité de l’ordre de 0.1 % atomique)
  • Nombre d’oxydation et environnement chimique
  • Profilométrie de concentration et d’environnement chimique
  • Analyse angulaire
  • Imagerie d'environnement chimique

SIMS Cameca-Riber MIQ 256

SIMS Cameca-Riber MIQ 256

Caractéristiques

  • Source Ar+, O2+, Ga+
  • Spectromètre quadripolaire (0-300 uma)
  • Neutralisation électronique
  • Porte-échantillon tournant (Zalar)

Applications

  • Analyse qualitative (tous les éléments de la classification périodique)
  • Analyse quantitative sur les éléments mineurs (ppm)
  • Recherche de traces en surface et en volume

XPS-Auger Versaprobe + four

XPS-Auger Versaprobe  four

Caractéristiques

  • Traitement thermique (1000 °C) sous atmosphère contrôlée (pression de base = 10-7 Torr)
  • Analyse sans remise à l’air (pas de pollution atmosphérique)
  • Analyse de l'atmosphère résiduelle par spectrométrie en phase gazeusz
  • Traitement de massifs ou de poudres

Profilomètre Dektak 6M (Veeco)

Profilomètre Dektak 6M Veeco

Caractéristiques

  • Contact par stylet 2.5 µm
  • Bruit en z 2 nm.
  • Hauteur de marche
  • Rugosités

Principe

Spectrométrie de photoélectrons X (XPS)

La spectrométrie de photoélectron X (X.P.S.) est une technique d'analyse de surface basée sur la photo-ionisation directe.

L’échantillon est soumis à des photons X. Les photons X excitent les éléments présents dans l’échantillon.

Le résultat de l’excitation peut être l’émission directe d’un électron issu d’un niveau particulier (photoionisation). L’analyse XPS consiste à filtrer en énergie et détecter ces photoélectrons.

 XPS

L’énergie cinétique des photoélectrons est fonction de l’énergie des photons X.

Ec (photoélectrons) = E0 (RayonsX) – E (niveau 2p)

 

 

Spectrométrie d'électrons Auger (AES)

 

La spectrométrie d’électrons Auger (A.E.S.) est une technique d'analyse de surface élémentaire et quantitative.

L’échantillon est soumis à un faisceau d’électrons focalisé. Les électrons excitent l’élément et la desexcitation peut donner naissance à l’émission d’un électron Auger.

Le phénomène de désexcitation met en jeu trois niveaux électroniques, et l’énergie cinétique des électrons est indépendante de l’énergie des électrons incidents.

AES

Ec (électron Auger) = [E(niveau 1s) – E(niveau 2p)] - E(niveau 2p)

 

L’émission d’électrons Auger est aussi observée en XPS, sous l’impact de rayons X.

 

Spectrométrie de masse d'ions secondaires (SIMS)

La spectrométrie de masse d'ions secondaires (S.I.M.S.) est une technique d'analyse de surface basée sur la pulvérisation de l'échantillon par des ions primaires

Les ions primaires (argon, xénon, oxygène, césium ou gallium) cèdent leur quantité de mouvement (énergie comprise entre 500 eV. et 25 keV.) aux espèces constituant les premières couches atomiques de l'échantillon. Ces ions primaires s'implantent dans l'échantillon.

Les espèces caractéristiques de l'échantillon peuvent être arrachées des premières couches atomiques.

La pulvérisation génère des espèces chargées ou neutres, élémentaires ou moléculaires. L'ionisation peut avoir lieu après la pulvérisation, de même que les phénomènes de recombinaison.

Les ions secondaires sont filtrés par un spectromètre de masse et détectés.

pulv

Les ions sont séparés selon leur rapport masse sur charge (m/z). Le résultat obtenu est un spectre dont l'axe des abscisses est gradué en m/z.

 

Exemples

Four connecté à la chambre d'introduction de l'XPS : Four XPS

Four/XPS : Qualification du système : Qualif. Four

Contact/Liens

Contact : Olivier Heintz

Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne,
UMR 6303 CNRS-Université de Bourgogne,
9 Av. A. Savary, BP 47870
F-21078 DIJON Cedex, FRANCE

Email : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
Tél : +33 (0)3 80 39 61 81
Fax : +33 (0)3 80 39 61 32

 

Liens

Free softwares, Tutorials, Database

    1. Stopping and Range of Ions in Matter :SRIM
    2. Inelastic Mean Free Path : QUASES-IMFP-TPP2M
    3. ARXPS spreadsheet : ARXPS Painter
    4. Common Data Processing System : COMPRO
    5. XPS spreadsheet, Tuto :Surface Science Western
    6. XPS, AES database : Lasurface

Company

    1.  SIMS, EPMA, LEXES, AtomProbe : CAMECA
    2. XPS, AES, TOF SIMS : PHI
    3. XPS : Kratos
    4. XPS, AES : ThermoScientific
    5. Spectrometers, E-Gun, Ions sources.... : Staib
    6. Spectrometers, X-Ray sources.... : SPECS
    7. XPS, AES, PEEM.... : Omicron

 

 

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Contact

Olivier Heintz
Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne,
UMR 6303 CNRS-Université de Bourgogne,
9 Av. A. Savary, BP 47870
F-21078 DIJON Cedex, FRANCE

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