MR thèse 2006-21 - Bibliothèque Ecole Centrale Lyon
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Annexe 1 – La Spectroscopie de Photoélectrons<br />
ANNEXE 1 ∗<br />
LA SPECTROSCOPIE DE PHOTOELECTRONS<br />
XPS<br />
I. PRINCIPE<br />
Beaucoup de techniques d’analyse reposent sur le principe des interactions entre les particules et la<br />
matière. Ainsi, des particules (photons, électrons, ions, neutrons, etc.) sont envoyées sur l’objet à analyser<br />
et interagissent avec celui-ci. Cela conduit à des transferts d’énergie ou à la formation de nouvelles<br />
particules qui vont être caractéristiques de l’objet cible et vont permettre de l’analyser. La détection<br />
consiste en règle générale à mesurer l’énergie des particules ou les pertes d’énergie. Il s’agit d’une<br />
spectroscopie si l’intensité du phénomène est étudiée en fonction de l’énergie des particules. La nature<br />
des particules incidentes et celle des particules détectées vont conditionner les caractéristiques de la<br />
technique d’analyse. Il est souvent possible d’effectuer différents types d’analyses à partir du même<br />
appareillage.<br />
Dans cette étude, nous avons utilisé la spectroscopie de photoélectrons (XPS). Cette technique consiste à<br />
mesurer l’énergie cinétique d’électrons émis par un atome excité : le photoélectron. Les énergies des<br />
niveaux électroniques étant discrètes, l’énergie cinétique de ces électrons est caractéristique de l’atome<br />
irradié. Cette technique permet donc l’analyse chimique élémentaire. Comme le libre parcours moyen<br />
dans la matière des électrons émis par les atomes est très petit (inférieur à environ 4 nm) et que 95% du<br />
signal provient d’une zone de profondeur équivalente à trois fois le libre parcours moyen, cette technique<br />
n’est sensible qu’aux 10 premiers nanomètres des échantillons ; il s’agit donc d’une technique d’analyse<br />
de surfaces. La figure A1-1 montre l’évolution du libre parcours moyen des électrons en fonction de leur<br />
énergie.<br />
Figure A1-1 : Evolution du libre parcours moyen avec l’énergie cinétique des photoélectrons<br />
Dans la pratique l’analyse spectroscopique consiste à réaliser un spectre, c’est à dire, à enregistrer<br />
l’intensité du phénomène (le nombre d’électrons émis par les atomes de la surface) en fonction de<br />
l’énergie. Il y a donc, sur ces spectres, un certain nombres de pics qui sont reliés à la structure<br />
∗ D’après BOEHM Matthieu (1998) Approche physico-chimique de l’action des additifs de lubrification<br />
lors du laminage à froid. Ph D <strong>Ecole</strong> <strong>Centrale</strong> de <strong>Lyon</strong>.<br />
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