Méthode de microanalyse des surfaces et couches minces

La microanalyse se propose de déterminer la composition chimique élémentaire d’un volume de matière aussi petit que possible. Le principe consiste à sonder cette matière au moyen d’un pinceau plus ou moins délié de particules énergétiques dites primaires – électrons, photons, neutrons, protons ou ions lourds – et à analyser en retour les effets de leur interaction avec les atomes du solide. Ces effets découlent d’un transfert de l’énergie des particules primaires aux atomes du solide au cours de collisions qui, dans la plupart des cas, peuvent être considérées comme binaires.

À partir de ce transfert d’énergie, deux voies principales d’identification chimique d’un atome sont offertes. La première consiste à relier la perte d’énergie de la particule primaire à une interaction caractéristique de l’atome cible et la seconde à suivre les effets de la relaxation de l’atome excité. Cette relaxation s’accompagne, en effet, d’une émission de particules secondaires dont la nature et l’énergie permettent d’identifier l’atome émetteur. Il y a ainsi deux grandes approches de la microanalyse, très complémentaires par certains côtés.

Issue des très nombreuses méthodes de caractérisation chimique des éléments qui se sont développées sur les traces de la microsonde électronique de Castaing  depuis une trentaine d’années, la microanalyse apparaît aujourd’hui comme un des outils majeurs de la connaissance de la matière condensée, dans de multiples domaines de la science. Lorsqu’elle est pratiquée de proche en proche par balayage du faisceau de particules primaires sur la surface de l’échantillon, elle permet d’établir une cartographie chimique de celui-ci.

Les méthodes de microanalyse évoquées dans cet article ont été regroupées en trois grandes familles, composées d’après la nature des particules primaires utilisées (tableaux  1 , 2 et  3 ). Ces méthodes ont fait l’objet de très nombreuses descriptions individuelles que l’on retrouvera notamment dans les articles de ce traité :

• Spectroscopie de perte d’énergie des électrons dans les solides    ;

• Microsonde nucléaire