Analyse de surface par ESCA - Principe et instrumentation

L‘ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis), dénommée également XPS (X ray Photoelectron Spectroscopy) est une des trois principales techniques d’analyse de surfaces, les deux autres étant la spectroscopie des électrons Auger et la spectrométrie d’émission ionique secondaire ou SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry). Notons que depuis peu s’est ajoutée une dernière venue, la microscopie à force atomique : AFM (Atomic Force Microscopy) une représentante de la déjà nombreuse famille des microscopies à champ proche et qui s’est rapidement imposée malgré sa jeunesse. Signalons également que des spectroscopies optiques telles que l’infrarouge et la spectroscopie Raman voient des variantes se développer avec des sensibilités de surface atteignant la monocouche atomique.

Les raisons de l’importance de l’ESCA sont à rechercher dans les capacités de la technique à remplir les objectifs des analyses de surfaces, lesquelles peuvent s’énumérer ainsi : analyse élémentaire, analyse de traces, spéciation chimique, analyse moléculaire et structurale, analyse quantitative et enfin imagerie analytique. L’ESCA est une technique générale, directe, sûre, sans effet de matrice, ni interférences et artefact importants. Applicable à tous les solides sous toutes leurs formes – massiques, films, fibres, poudres – et notamment aux isolants, elle peut analyser éventuellement les gaz et les liquides.

Le domaine d’application de l’ESCA est très vaste. Celui-ci sera traité dans la deuxième partie « Analyse élémentaire et applications ».