ESCA(XPS)-AES-ISS : X-Ray photoelectron Spectroscopy (XPS : Ion Scattering Spectroscopy (ISS) et Auger Electron Spectroscopy (AES)

Laboratoire d'analyse des surfaces, Local PLT-00545
Département de génie chimique

Organisme subventionnaire: Fondation canadienne pour l'innovation (FCI) et Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG)

Fonction du module XPS ou ESCA :

La fonction première de l’instrument est la spectroscopie de photoélectrons (acronymes anglais XPS ou ESCA). Cette technique est très polyvalente, car elle permet d’analyser la surface d’échantillons de toute nature, qu’ils soient électriquement isolants ou non, rugueux ou non, que ce soit pour les polymères, les matériaux lignocellulosiques, les céramiques mésoporeuses et/ou microporeuses. Cet appareillage est réputé pour être non destructif, car il utilise comme sonde des rayons X mous à 1254 et à 1487eV, laquelle permet de déterminer les quantités des éléments présents. Par ailleurs, tous les éléments du tableau périodique sont détectables à l’exception de l’hydrogène et de l’hélium. Deux techniques d’analyse complémentaires sont présentes dans l’instrument Axis-Ultra, basées sur le même analyseur électrostatique que l’XPS.

Description de la fonction analytique AES :

C’est l’analyse par spectroscopie Auger (AES); la sonde est un faisceau d’électrons focalisés; ces électrons délogent des électrons du solide dont certains ont des énergies caractéristiques de l’élément émetteur: ce sont les électrons Auger; dans certains cas, ces électrons portent également une signature chimique. L’intérêt de la technique est la résolution spatiale, meilleure que la résolution spatiale en XPS, car il est facile de focaliser en faisceau d’électrons à un diamètre de l’ordre de 100 nanomètres.

Description de la fonction analytique ISS :

Acronyme pour «Ion Scattering Spectroscopy». Les échantillons sont bombardés par un faisceau d’ions de gaz rares, dont on connaît la masse atomique et l’énergie; certains de ces ions sont réfléchis et on mesure la perte d’énergie qu’ils ont subie lors de la collision avec la surface. Un calcul, connaissant l’angle de diffusion de ces ions, permet de déterminer la masse des atomes de la surface qui ont subi la collision : l’identification élémentaire est immédiate. L’intérêt de cette technique est qu’elle ne sonde qu’une monocouche.

Fournisseur: KRATOS Analytical
Modèle: Axis-Ultra
Mise en service: 2003

Description

Fonctions spécifiques

  • Appareillage multisegment : échantillons solides : organiques, inorgatiques, composites
  • Appareillage multisegement : Analyse élémentaire : qualitative et quantitative
  • Appareillage multisegement : Détection limite : 0,01 % en concentration atomique relative, tout dépendant de l'élément
  • Appareillage multisegement : Analyse chimique : connaître le degré d'oxydation des éléments présents
  • Appareillage multisegment : Imagerie chimique en parallèle
  • Appareillage multisegment : Profil d'abondance en profondeur
  • Appareillage multisegment : Quantité nécessaire : varie selon la nature de l'échantillon
  • ESCA (XPS) : Source double : Magnésium Ka et Aluminium Ka
  • ESCA (XPS) : Source monochromatique : Aluminium Ka
  • ESCA (XPS) : Analyseur hémisphérique : grand rayon
  • ESCA (XPS) : Détection : 8 canaux
  • ESCA (XPS) : Résolution : 0.48eV sur Ag2p3/2
  • ESCA (XPS) : Réacteur haute-température : (700°C) - haute-pression (1atm.) intégré pour traitements in situ
  • ESCA (XPS) : Résolution en profondeur : 5nm, en fonction du matériau
  • ESCA (XPS) : Résolution latérale nominale en mode spectroscopie : 15 micromètres
  • ESCA (XPS) : Résolution spatiale nominale en mode d'imagerie parallèle : 7 micromètres
  • ESCA (XPS) : Domaine de température : -100 à 600°C sur le manipulateur (valable pour AES et ISS)
  • ESCA (XPS) : Chambre de préparation et de déposition : par pulvérisation ou évaporation (valable pour AES et ISS)
  • ISS : Résolution : 1,2 % avec He 1000 eV sur une surface d'or
  • ISS : Résolution en profondeur : 1 monocouche atomique
  • AES : Canon : 10 keV LAB6
  • AES : Résolution spatiale : 0.1µm
  • AES : Analyseur hémisphérique
  • AES : Rapport signal sur bruit (S/N) : 500 kcps sur Cu-KLL à 10nA
  • AES : Résolution en profondeur : environ 5nm, tout dépendant du matériaux à l'étude
  • AES : Imagerie par balayage du faisceau : Scanning Auger Microscopy (SAM)
  • AES : Profil d'abondance en profondeur

Champs d'expertise

  • Science des matériaux
  • Caractérisation de surface
  • Matériaux
  • Nanoscience et nanotechnologie

Valeur ajoutée

Une qualité des analyses d’une grande variété de matériaux difficiles à analyser tels que des matériaux électriquement isolants ou des matériaux ayant une rugosité importante. Par ailleurs, cette technique permet de mesurer des épaisseurs de films minces de l’ordre de quelques monocouches d’épaisseur, ce qui en fait donc une méthode de caractérisation rapide des surfaces de nouveaux matériaux (pour effectuer le contrôle de qualité, évaluer l’efficacité de procédés de préparation des matériaux, etc.).

Références technologiques

Pour en savoir davantage sur cette technologie, veuillez consulter les sites suivants :

Coûts de location

  Membre du C3V et de la FSG Membres académiques autres Facultés et Centre de recherche
Campus 15 $ / h 30 $ / h
Hors campus académique   40 $ / h
Industries   300 $ / h

Disponibilité

En tout temps, en respectant la liste d'attente, service rapide pour les utilisateurs industriels.

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Alain Adnot, Ph.D.
Responsable de travaux pratiques et de recherche
Alain.Adnot@gch.ulaval.ca
418 656-2131 poste 408227

Département de génie chimique
Pavillon Adrien-Pouliot
1065, avenue de la Médecine, bureau 00545A
Québec (Québec)  G1V 0A6

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