Examen « Analyse et Caractérisation de Surfaces et Films Minces»
(Janvier 2009)

2h
Documents non autorisés
Calculatrice autorisée

(1) Le département d’analyse de surface dispose d’appareillages corrrespondant aux quatre techniques d’analyse suivantes : XRF, LEEIXS, EPMA et XPS. Ce service doit analyser un échantillon multicouches constitué d’un substrat de Cobalt à la surface duquel une couche d’un acier contenant du Ni (~5 μm d’épaisseur) a pu être déposée.

Désirant faire l’analyse de la composition de la couche superficielle, le service décide tout d’abord d’utiliser la Fluorescence X (XRF) basée sur le bombardement de l’échantillon par des Rayons X. Répondez aux questions suivantes :
(a) expliquez brièvement le principe de fonctionnement d’un tube à Rayons X. Précisez les éléments théoriques justifiant la création de tous les Rayons X obtenus et représentez le signal émis par le tube en comparant deux cas : anticathodes d’Al et de W. Discutez les autres paramètres permettant de modifier l’émission de Rayons X
(b) expliquez brièvement le principe de l’analyse XRF et le principe de fonctionnement du système de détection. Dessinez le spectre brut qui sera obtenu par cette technique
(c) ne connaissant pas exactement la concentration en Ni dans la couche d’acier, faites le choix approprié d’une anticathode pour le tube à Rayons X parmi les anticathodes suivantes : Al, Co, Cu et W. Justifiez ce choix (calcul) et commentez
(d) on trouve dans une table μNi1,659 Å = 44 cm2 g-1 et μFe1,659 Å = 388 cm2 g-: définissez ce paramètre, décrivez comment il a été mesuré et indiquez précisément ce qu’il représente par rapport aux différentes interactions des Rayons X avec la matière. Discutez les valeurs fournies
(e) dans le cadre de la technique XRF, discutez les différents facteurs limitant la gamme d’épaisseur que vous pouvez mesurer avec cette technique
(f) on donne les valeurs d’intensité des pics correspondant aux signaux les plus intenses observés