Fiches Techniques

Principe : La spectroscopie de photoélectrons X – XPS – permet d’obtenir la composition chimique d’une surface d’un matériau sur une profondeur variant de 1 nm à 10 nm.

L’interaction de photons d’une source X avec la matière rend instables les atomes qui la composent. Cet apport d’énergie, pour peu qu’il soit suffisant, permet aux électrons qui gravitent autour du noyau de rompre l’attraction qui les maintient sur leurs orbitales.  Ils quittent alors l’atome avec une énergie cinétique Ec. Propulsés dans la matière, ils parcourent une distance qui est fonction de cette énergie et du matériau dans lequel ils évoluent. Si leur énergie est suffisante, certains électrons atteignent la surface, sont extraits du matériau et passent dans le vide. Les électrons émis sont collectés et comptés en fonction de leurs énergies cinétiques. La relation E_l =hν-Ec-W_travail de sortie permet de déterminer l’énergie de liaison E_l des électrons et d’identifier les atomes dont ils proviennent.

Intérêt/objectif :

Cette technique donne un accès direct à la composition chimique des couches superficielles d’un matériau, ainsi qu’à la structure électronique des éléments présents. Elle renseigne principalement sur les proportions relatives des éléments présents dans les premières couches atomiques et sur leur état d’oxydation.

Cette technique permet entre autre de déterminer :

• Eléments présents (sauf l’hydrogène)
• Pourcentage atomique de chaque élément,
• Nature et quantification des liaisons chimiques entre ces éléments.
• Cartographie chimique : résolution 3 μm.