Microsc. Microanal. Microstruct. 3, 259-270 (1992)
DOI: 10.1051/mmm:0199200302-3025900

Le problème de l'analyse élémentaire quantitative des produits de pulvérisation

Guy Blaise

Laboratoire de Physique des Solides, Bâtiment 510, Université Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex, France

Abstract
Species sputtered from a solid by ion bombardment are partly collected into a tantalum cell held at 3000 K where they are dissociated and ionized according to the Saha-Langmuir equation. A filament stretched through the cell and negatively biased with respect to the cell wall allows the atoms to be ionized by electron impact when the thermal process becomes inefficient. Ions produced either by the thermal process or electron impact are extracted from the cell and mass analyzed. The composition of the solid is determined from ion intensities after calibration of ionization coefficients. If has been demonstrated that the method has an absolute quantitative character. Applications to elemental quantitative analysis, high temperature studies of absorbat-surface chemical reactions and studies of sputtering phenomena are being presented.

Résumé
La méthode de spectrométrie de masse par thermalisation des produits de pulvérisation consiste à collecter une partie de la matière pulvérisée par bombardement ionique dans une cellule en tantale portée à une température de 3000 K. Dans cette cellule les agrégats sont dissociés et les atomes ionisés selon un processus thermique décrit par la loi de Saha-Langmuir. Un dispositif d'ionisation par impact électronique placé à l'intérieur de la cellule permet de détecter les éléments qui sont très peu ionisés par la voie thermique. La composition d'un solide est déterminée à partir des intensités mesurées, après calibrage des coefficients d'ionisation. Il est démontré que la méthode permet une analyse quantitative absolue. Des applications à l'étude des diagrammes de phases intermétalliques en couches minces, à l'analyse de microparticules, à l'étude de cinétiques réactionnelles à haute température et à celle de phénomènes de pulvérisation, sont présentées.

PACS
8280M - Mass spectrometry (including SIMS, multiphoton ionization and resonance ionization mass spectrometry, MALDI).
0775 - Mass spectrometers.

Key words
Chemical composition -- Quantitative chemical analysis -- Mass spectroscopy -- Sputtered materials -- Electron impact ionization -- Thermalization -- Reaction kinetics -- Phase diagrams -- Microparticles


© EDP Sciences 1992