Spectrométrie de masse d'ions secondaires : SIMS et ToF-SIMS - Principes et appareillages

Sommaire

1. Principes de base

1.1 Mécanismes physiques

1.2 Rendements analytiques

1.3 Nature et provenance des ions secondaires

2. Types de détection et modes d’analyse des ions secondaires

2.1 Détection séquentielle, parallèle ou par temps de vol

2.2 Mode microscope et mode microsonde

3. Régimes de pulvérisation statique et dynamique

4. Appareillages et paramètres principaux

4.1 Composants de base

4.2 Production et optique des ions primaires

4.3 Traitement et spectrométrie des ions secondaires

4.4 Détection et imagerie

5. Conclusion

Pour en savoir plus

L'analyse ionique par spectrométrie de masse d'ions secondaires (SIMS) est l'une des méthodes d'analyse des matériaux fondées sur le bombardement par des ions. Elle peut être qualifiée de méthode de microanalyse au sens où le volume analysé instantanément possède une de ses dimensions bien inférieure au micromètre (les autres dimensions étant souvent de quelques micromètres). Elle se base sur une irradiation de la cible à analyser par des ions lourds , ou par des amas polyatomiques chargés (clusters) , éventuellement par des particules neutres. L'énergie du faisceau incident ( faisceau primaire ) est de quelques centaines d'électronvolts à 50 keV. L'interaction du faisceau incident avec le matériau se traduit par la pulvérisation de la cible sous forme de particules, chargées ou non ( ions ou particules secondaires ). Ce sont ces particules ionisées au cours du processus de pulvérisation (ou parfois par post-ionisation des particules neutres pulvérisées) qui sont filtrées en masse (éventuellement en énergie) pour accéder à la composition de l'échantillon-cible.

Les performances générales propres à l'analyse ionique par spectrométrie de masse d'ions secondaires des matériaux solides peuvent se résumer comme suit :

• une très grande sensibilité (de très faibles limites de détection, dans le domaine des ppb dans les cas favorables) pour la quasi-totalité des éléments de la classification périodique (analyse de traces) ;

• l'accès à l'analyse isotopique élémentaire (emploi...