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La technique ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis)

Lors du phénomène de diffusion Rutherford décrit précédemment, si le noyau incident est plus lourd que l’atome cible avec lequel il interagit, c’est ce dernier qui est projeté vers l’avant. Ainsi lorsqu’on utilise un flux incident d’ions Hélium, les atomes d’hydrogène avec lesquels ils interagissent pourront être détectés si on place l’échantillon en incidence rasante par rapport au faisceau de façon à ce qu’ils puissent s’en échapper. Le schéma expérimental est reporté ci-dessous :

Une conséquence de cette géométrie est que la zone d’analyse formée par l’intersection entre le disque du faisceau incident et la surface de l’échantillon formera une ellipse de longueur 4mm et d’épaisseur 1mm. Cette surface d’échantillon doit être également parfaitement plane pour que le résultat de la mesure soit correct.

Les principales caractéristiques de la méthode sont :

  • Un dosage quantitatif de l’hydrogène sur une profondeur de 0,3 à 0,5µm, voire l’obtention d’un profil de concentration dans les cas favorables.
  • Une limite de détection de l’ordre de 0,1% atomique.
  • L’échantillon doit néanmoins présenter une très faible rugosité.
  • La surface analysée est de quelques mm²

Cette technique permettra d’obtenir un dosage absolu de l’hydrogène en surface d’un matériau.

Spectre ERDA de l’hydrogène en surface et implanté dans un substrat massif

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