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Accueil du site > FRANCAIS > La plateforme AIFIRA > La plateforme AIFIRA > Analyses par faisceaux d’ions > ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis)


ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis)

1. Généralités

1.1. Principes

La diffusion élastique de l’ion avec un noyau entraîne parfois l’éjection de ce même noyau (qui est dénommé noyau de recul) hors du matériau. L’interaction étant élastique, la conservation de la masse et de l’énergie s’applique, il existe donc une relation de proportionnalité entre l’énergie de l’ion incident et l’énergie du noyau de recul produit. Le facteur cinématique dépend :

    # de la masse de l’ion incident

    # de l’angle de détection φ

    # de la masse du noyau de recul

1.2. Spécificités de l’analyse ERDA

En raison du faible parcours d’un noyau de recul dans l’échantillon, la quantité de noyaux détectés sera plus importante pour des angles d’incidence grand. Les échantillons sont très inclinés par rapport au faisceau. L’angle d’incidence est compris entre 60 et 80° par rapport à la normale à l’échantillon ce qui se traduit par un élargissement du faisceau dans la direction parallèle à la surface de l’échantillon.

De plus, l’énergie des noyau de recul étant relativement basse, l’épaisseur sondée reste faible en comparaison avec les autres techniques d’analyses par faisceau d’ions.

 

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Schéma de principe pour l’ERDA

 

2. Informations obtenues

L’ERDA permet quantifier et de déterminer la concentration en profondeur des noyaux éjectés de l’échantillon. Historiquement, cette analyse ne permettait que de doser la concentration en hydrogène, qui est l’élément chimique le plus difficile à étudier. Depuis l’utilisation de faisceaux d’ions lourds (Z > 12) pour l’analyse par faisceau d’ionx, il est dorénavant possible de détecter, par cette technique, un plus large éventail d’éléments légers, les noyaux de recul devant avoir un Z inférieur à celui de la particule incidente pour être détecté.

En raison de l’angle d’incidence, la résolution en profondeur est de l’ordre de la dizaine de nanomètres ce qui nécessite un très bon état de surface de l’échantillon (les échantillons doivent être polis-miroir). La sensibilité peut atteindre les 10 µg/g.

 

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Exemple de spectre ERDA (Kapton, H+, 3 MeV, Microfaisceau)

 

3. L’analyse ERDA à AIFIRA

En raison des spécificités de l’accélérateur, seul l’hydrogène peut être détecté par ERDA à AIFIRA. Le système de détection dédié à ce type de mesure est monté dans la chambre microfaisceau de l’installation. Ce système requiert l’utilisation de trois détecteurs pour une mesure en simultané RBS/ERDA :

    # un détecteur pour l’ERDA, collimaté et masqué à l’aide d’un filtre en aluminium pour ne détecter que les protons de recul,

    # un détecteur annulaire pour le suivi du nombre de particules incidentes et la mesure des ions retrodiffusés,

    # un détecteur à électrons secondaires pour l’ajustement de la zone à analysée en incidence rasante et le suivi en direct de l’analyse.

Système de détection ERDA

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Vue globale du dispositif
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Goniomètre