Spectrométrie de décharge luminescente (GDOS et GDMS)

1 - Principe

• 1.1 - Caractéristiques d’un tube à décharge
  Figure 1 - Structure d’une décharge luminescente GD continue Figure 2 - Caractéristique tension-courant d’une décharge luminescente continue (document Laurent Thérèse) Figure 3 - Effet de la pression du gaz sur les caractéristiques courant-tension
• 1.2 - Effet de la pression sur les caractéristiques de la décharge

2 - Appareillage

• 2.1 - Lampe à décharge luminescente
  Figure 4 - Principe de la lampe de Grimm Figure 5 - Source de décharge luminescente radiofréquence (RF) (figure issue du brevet original ) Figure 6 - Accessoire HORIBA Jobin Yvon pour échantillons de petite dimension (anode de 2 mm) Figure 7 - Vue d’un cratère érodé dans un échantillon plat avec une source GDL Jobin-Yvon (document de M. Beucher CRITT Surface Louviers, France) Figure 8 - Exemple de porte-échantillons variés utilisables avec une anode de 2 mm développés par Peter Perzl pour l’analyse de surfaces non planes de formes variées (Document HORIBA Jobin Yvon)
• 2.2 - Alimentation électrique
• 2.3 - Spectromètres
  Figure 9 - Principe d’un spectromètre optique polychromateur (pour plus de détails sur les différents types de spectromètres, le lecteur se reportera au dossier de ce traité) Figure 10 - Configuration optique du spectromètre JY GD-Profïler2 : association d’un polychromateur à N sorties avec un monochromateur balayable Figure 11 - Principe de base de la GDMS Figure 12 - Schéma de principe du spectromètre GDMS de VG9000 Figure 13 - Comparaison entre les différentes méthodes de spectrométrie de masse avec source à décharge luminescente Figure 14 - Synoptique d’une installation (analyse de surface/analyse élémentaire) Tableau 1
• 2.4 - Système d’acquisition et de stockage des données en GDOS

3 - Conduite d’une analyse. Quantification des résultats

• 3.1 - Choix des paramètres opératoires
  Figure 15 - Exemple de courbe de fonctionnement V = f (I, p) d’un tube à décharge
• 3.2 - Quantification des signaux en GDOS
  Figure 16 - Variation de la vitesse d’érosion en fonction de la tension appliquée entre l’anode et la cathode Figure 17 - Variation de la vitesse d’érosion en fonction de l’intensité du courant, à tension constante
• 3.3 - Aspects physiques et équations représentant les phénomènes
  Figure 18 - Profil de concentration C du phosphore 31 P implanté dans le fer pur

4 - Applications

• 4.1 - Analyse en volume
  Figure 19 - Courbe d’étalonnage du nickel de concentration C dans les aciers (λ = 341,4 nm) Tableau 2 Tableau 3
• 4.2 - Analyse de surface
  Figure 20 - Multicouches TiN/AIN sur Si (20 nm par couche) (document HORIBA Jobin Yvon) Figure 21 - Profils en profondeur quantifiés réalisés sur un acier doux après recuit (Si, Cr, P, Mn) Figure 22 - Profils de concentration en azote et carbone d’une couche de carbonitrure obtenue sur un échantillon d’acier XC 38 après 2 h de traitement à 600 ˚C Figure 23 - Analyse de surface d’un acier carbonitruré (document HORIBA Jobin-Yvon)
• 4.3 - Limites de la méthode
  Figure 24 - Domaines dimensionnels comparés d’application pour différentes méthodes d’analyse de surface (documents P. Chapon, HORIBA Jobin Yvon) Tableau 4

5 - Perspectives

• 5.1 - Quelques développements actuels en spectrométrie d’émission optique
  Figure 25 - Analyse sur acier selon norme ISO 16962 : 2005 Figure 26 - Exemple d’analyse d’une couche céramique par GDOS RF (document Horiba Jobin-Yvon)
• 5.2 - Quelques développements actuels en spectrométrie de masse