MR thèse 2006-21 - Bibliothèque Ecole Centrale Lyon

Annexe 1 – La Spectroscopie de Photoélectrons
z
x
I = n T
⎛ ⎞
σΦ
∫ exp⎜
− ⎟dx
⎝ λ sin( θ)
⎠
0
soit
⎡
z
I = n T − ⎛ ⎞ ⎤
σΦ λ sin( θ) ⎢1
exp⎜−
⎟ ⎥
⎣ ⎝ λ sin( θ)
⎠ ⎦
n
σ
Φ
λ
Z
θ
T
: nombre d’atomes par unité de volume.
: section efficace de photoionisation.
: flux total de photons incidents.
: libre parcours moyen des électrons.
: profondeur analysée.
: angle d’émission des photoélectrons par rapport à la surface.
: fonction de transmission du spectromètre.
Equation A1-2 : Intensité du pic photoélectrique d'un élément pour une couche d'épaisseur z et
homogène en composition.
D’après l’équation A1-2, pour une profondeur infinie, le signal total intégré est : I = λσnΦ T .
L'intensité relative de deux pics photoélectriques différents d'un même échantillon est
Ii
λiniσ
iTi
α = = . En utilisant le facteur de sensibilité f
i
= λiσ iTi
, le rapport des concentrations des
I λ n σjT
j
j
j
deux éléments s'écrit simplement: n n
j
1
2
f
f
1
2
I
I
1
= .
2
Cette approche peut être considérée comme une méthode semi-quantitative. Lorsque nous comparons les
surfaces d'échantillons de composition chimique similaire, il est possible d’espérer une erreur inférieure à
5 %. La spectroscopie XPS peut alors devenir une méthode quantitative.
II.3. Sources
Il s'agit d'un tube à rayons X composé d'une cathode en tungstène (filament) et d'une anode comportant
deux faces de matériaux différents délivrant des spectres de photons qui permettent l'accès à une gamme
étendue d'énergies de liaison. Chaque spectre de photon comporte une raie principale utilisée pour la
photoionisation. Le tableau A2-1 résume les énergies des raies principales disponibles avec notre anode.
Tableau A1-1 : Source de rayons X disponibles
Matériau Raie énergie (eV)
Mg K α 1253.6
Al K α 1486.6
II.4. Détection
Les spectromètres ou analyseurs sont généralement des appareils électrostatiques de type dispersif. Nous
avons utilisé un analyseur de type hémisphérique: le spectromètre VG 220I (figure A1-4). Le vide dans la
chambre d'analyse est de l'ordre de 10 -7 à 10 -8 Pa.
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