Etude de la répercussion des propriétés moléculaires et des caractéristiques de la pulvérisation sur la détection des ions MCs+ et MCs+2 en spectrométrie de masse d'ions secondaires

Study of the repercussion of the molecular propeties and sputtering characteristics on the detection of MCs+ and MCs2+ ions in secondary ions mass spectrometry

• Auteur / Autrice : Paul Ecker
• Direction : Jean-François Muller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LSMCL - Laboratoire de Spectrométrie de Masse et de Chimie Laser - EA 1094

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie -- Informatique

Bombardement ionique

Spectrométrie de masse des ions secondaires

Résumé

La spectrométrie de masse d'ions secondaires (SIMS) est une technique d'analyse de surfaces et interfaces dont la qualité principale est la sensibilité. Son point faible réside dans la difficulté de la quantification. Sous bombardement primaire de Cs+ ce problème est très réduit par la détection des ions moléculaires MCs+ et MCs2+. Ce travail est consacré à l'étude de ces ions tant par leur propriétés moléculaires que par leur mécanisme de formation. La stabilité de ces ions moléculaires est étudiée par des considérations qualitatives appuyées par des modélisations numériques de quelques molécules types. Il est montré que les stabilités relatives des molécules d'une série MCsx+ (x = 0 à 2) peuvent être estimées par l'application de considérations fondamentales de chimie. Ce travail montré l'importance du mécanisme de formation moléculaire pour l'information analytique portée par les ions. Ces points sont mis en évidence par une étude détaillée de rapports isotopiques déterminés par des ions M+, MCs+ et MCs2+. Ces mesures permettent une évaluation de l'ampleur des répercussions du bombardement primaire sur la composition locale de l'échantillon. Finalement, l'évolution lors du passage par certaines interfaces des signaux correspondant à ces ions est utilisé pour attribuer un mécanisme de formation.

Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) is a surface and interface analysis technique, the main quality of which is its sensitivity. Its principal weakness lies in the difficulty of quantification. Under Cs+ primary bombardment, this problem is strongly reduced by the monitoring of MCs+ and MCs2+ molecular ions. The aim of this work is the study of these ions through their molecular properties as well as through their formation mechanism. The stability of these molecular ions is studied by qualitative considerations supported by numerical modelling of some representative molecules. It is shown that the relative stabilities of the molecules of a series MCsx+ (x = 0 to 2) can be estimated by the application of basic chemical concepts. This work shows the importance of the formation mechanism to the analytical information carried by these ions. This is pointed out through the detailed study of isotopic ratios determined by M+, MCs+ and MCs2+ ions. These measurements enable us to evaluate the amount of ionie bombardment induced local composition changes on the sample. Finally, the evolution at certain interfaces of the signals corresponding to these ions is used to attribute formation mechanisms to them.