MR thèse 2006-21 - Bibliothèque Ecole Centrale Lyon

Annexe 1 – La Spectroscopie de Photoélectrons
électronique des atomes (effet Auger ou photoémission). De ce fait, l’identification de ces pics au travers
de leur position en énergie permet d’accéder à la composition élémentaire de l’échantillon.
II. CARACTERISTIQUES DE L’XPS
II.1. Généralités
L'absorption du rayonnement X conduit à la photoionisation de l'atome, c'est-à-dire à l'extraction d'un
électron des couches profondes. Le système se trouve alors dans un état excité. Plusieurs processus de
désexcitation sont possibles: la fluorescence X et l'effet Auger. Sous l'action du faisceau incident,
l'électron est excité vers un état d'énergie E 0 . S'il arrive à la surface sans subir de chocs inélastiques, il
conserve son énergie E 0 qui correspond au pic principal de photoémission (I). L'électron peut subir un
choc inélastique et perdre une quantité d'énergie ∆E 0 (II) ou subir plusieurs chocs et devenir un électron
secondaire (III).
Figure A1-2 : Photoémission des électrons
Figure A1-3 : Distribution des photoélectrons
Après absorption d'un photon d'énergie hν, la conservation de l’énergie et la mesure de l’énergie
cinétique des électrons émis (E C ), permettent d'accéder à l’énergie de liaison E B , caractéristique de
l'atome émetteur. Les spectres sont présentés en fonction de E B .
hν = E + E + φ A
C
B
E C : énergie cinétique de l'électron émis dans le vide.
E B : énergie de liaison de l'électron émis (binding energy).
φ A : travail de sortie de l'analyseur.
Equation A1-1 : Conservation de l’énergie lors de la photoémission d’un électron.
II.2. Quantitatif
Cette technique permet d’avoir accès à l’état de valence de l’atome qui traduit son environnement
chimique. La bonne modélisation du phénomène de photoémission permet l’analyse quantitative. Cette
méthode permet donc une analyse quantitative élémentaire et chimique. L'intensité du pic photoélectrique
d'un élément pour une couche d'épaisseur z et homogène en composition est fonction de sa concentration:
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