Emissions optiques et distribution angulaires de produits de pulvérisation de solide soumis à un bombardement ionique

Abstract

Lorsqu’un faisceau d’ions d’énergie cinétique de quelques KeV interagit avec une cible solide, une pulvérisation se produit et des particules de différents types (e-, espèces neutres ou ioniques, agrégats…) sont éjectées de la cible. Ce type d’interaction provoque aussi l’éjection de particules dans des états électroniquement excités et des radiations électromagnétiques peuvent être émises. Le présent travail, mené dans le cadre d’une thèse en co-tutelle, porte sur l’étude expérimentale des produits de pulvérisations de cibles solides soumis à un faisceau d’ions Kr+ d’énergie de 5 keV. Nous avons utilisé deux appareils de recherche : le premier est le spectromètre ASSO de l’équipe SIAM de Marrakech et le second est le spectromètre ESSO du laboratoire STIM d’Orsay. Nous avons mené les études suivantes : 1. Détection et analyse de photons émis lors de l’impact d’un faisceau d’ions Kr+ de 5 keV sur six solides : A1, Si et V et sur leur oxydes à savoir : A12O3, SiO2 et V2O5. Les spectres de luminescence constituent en une série de raies fines qui, dans certains cas, sont superposées à un continuum. Nous avons aussi examiné le comportement de ces spectres lorsqu’on effectue un bombardement des échantillons sous une atmosphère d’oxygène. La variation des intensités des raies spectrales est régie par une compétition entre transitions radiatives et non radiatives que nous avons interprétée dans le cadre du modèle d’échange d’électrons entre les états excités des particules éjectées et la bande d’énergie du solide. 2. Détermination des distributions angulaires des produits de pulvérisation lors du bombardement d’un échantillon du béryllium. Ces produits sont déposés sur une feuille de Mylar portée par un support cylindrique qui entoure la cible bombardée sou incidence 0 et 70 degrés par rapport à la normale. De dépôt est analysé par la technique ICP-OES (émission atomique à source plasma couplé par induction) et l’état final de la surface bombardée est examiné par microscopie électronique à balayage. Les résultats obtenus par ICP-OES sont simulés numériquement. 3. Possibilités analytiques de la méthode ESSO sur des alliages binaires de CuBe et CuAl à différentes concentrations. Par ce travail, nous pensons avoir une contribution dans un domaine complexe et vaste qui est celui de la science des surfaces. Nous souhaitons approfondir ce travail par d’autres expériences qui permettent d’élucider l’origine de la formation d’espèces excitées et leur comportement au voisinage d’une surface soumise à un bombardement ionique.