Analyses par faisceaux d’ions
Faisceaux d’ions - Applications

Les faisceaux d’ions sont couramment utilisés comme outil d’analyse et de caractérisation des matériaux. L’analyse par faisceau d’ions (Ion Beam Analysis, IBA en anglais) englobe toutes les techniques associées à chaque produit/effet de l’interaction ion/matière (voir figure 22).

Les principales techniques sont les suivantes :

• La technique RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy) est basée sur la rétrodiffusion élastique à grand angle (> 90°) d’un faisceau d’ions à haute énergie. Cette méthode permet de déterminer la structure et la composition de matériaux, de mesurer et contrôler l’épaisseur et la composition de matériaux multicouches. En mode canalisation (channeling RBS ou C-RBS), lorsque le faisceau incident est aligné avec l'axe majeur de symétrie d’une structure cristalline, il est possible d’obtenir des informations sur la structure (cristallinité, zone de défauts, zone amorphe, présence d’impuretés).

• La technique PIXE (Particle Induced X-ray Emission) est basée sur la détection des rayons X émis par des atomes ionisés ou excités suite à une irradiation par un faisceau d’ions. L’énergie de ces rayons X est caractéristique des éléments présents dans l’échantillon. Cette technique permet d’analyser avec une précision extrême la composition chimique des matériaux avec une très bonne sensibilité, permettant la caractérisation d’éléments traces.

• La technique PIGE est basée sur la détection des rayons gamma émis suite à l’interaction de la particule incidente chargée avec des noyaux atomiques de la cible. Cette technique permet d’analyser la composition chimique des matériaux et en particulier de détecter les éléments légers. Elle est complémentaire des techniques PIXE et RBS et est généralement réalisée conjointement aux deux autres.

• La technique NRA (Nuclear Reaction Analysis) est basée sur la détection de particules chargées émises (proton ou particule alpha) au cours de la réaction nucléaire entre les ions incidents et les noyaux des atomes de la cible. Cette méthode est utilisée pour doser les éléments légers...