Laboratoire d’analyses XPS / ESCA
En tant qu'industriel vous cherchez un laboratoire d'analyse XPS / ESCA afin de caractériser une surface ?
Analyses XPS/ESCA : de quoi parle-t-on ?
La technique XPS est une technique d'analyse élémentaire. XPS et ESCA désignent la même technique ; XPS est le nom scientifique, ESCA une appellation descriptive et historique.
L’analyse XPS (spectroscopie photoélectronique à rayons X) ou ESCA (spectroscopie électronique pour l’analyse chimique) est une technique d’analyse de surface qui permet de déterminer la composition élémentaire et chimique et les états d’oxydation des éléments présents à la surface d’un matériau.
La technique de Spectroscopie de Photoélectrons X (XPS) est un outil analytique. Elle permet de déterminer la composition chimique élémentaire d’un matériau sur une profondeur de quelques nanomètres. L’XPS est également plus historiquement appelée ESCA pour Electron Spectroscopy for Chemical Analysis.
Pourquoi réaliser une analyse XPS en laboratoire ?
Quel que soit votre secteur industriel, l’analyse et la caractérisation XPS peut répondre à tous vos besoins d’analyses de surface :
Expertise par XPS de la conformité d’un traitement de surface mis en œuvre sur un alliage afin d’apporter une protection à l’oxydation (passivation, anodisation, …)
Identification de la nature d’un dépôt ou d’une pollution observée en surface d’un matériau par XPS (diagnostic élémentaire et des formes chimiques en présence)
Analyse XPS dans le cadre d’un développement de nouveau produit. Pour lequel la nature et la fonctionnalisation chimique de surface est stratégique (surface sollicitée dans un cadre d’assemblage par collage, traitement de surface apportant une résistance à la corrosion, à l’usure, à l’abrasion, …)
Ces analyses de surface vous permettent donc de vous assurer de la conformité de vos produits et de répondre à vos problématiques industrielles de défaillances (corrosion, coloration, …) et d’identification de pollutions.
Nos solutions : proposer les techniques d'analyse xps spécifiques à vos demandes et déterminer la composition chimique de surface de votre échantillon
Analyse XPS, un moyen technique de pointe
La spectroscopie XPS (ou ESCA) est une méthode d’analyse non destructive
La XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) est spécifiquement conçue pour sonder les toutes premières couches atomiques d’un matériau, typiquement entre 3 et 10 nanomètres de profondeur. C’est ce qu’on appelle une analyse d’extrême surface.
En irradiant la surface par des rayons X et en analysant les photoélectrons émis, elle révèle non seulement quels éléments sont présents, mais aussi la nature de leurs liaisons chimiques (formes oxydées, états de valence, types de liaisons…).
Souvent couplée à d’autres techniques comme l’AFM ou la microscopie électronique en transmission (MET), la caractérisation XPS fournit une vision fine et complète de la surface des matériaux, essentielle pour la R&D, le contrôle qualité, ou l’analyse de défaillance.
Nos prestations d’analyse par XPS
FILAB est un laboratoire interdisciplinaire proposant des services d’analyses, dont certains sont sous accréditation COFRAC ISO 17025 :
Analyses de composition chimique de surface
Caractérisation de composition chimique élémentaire d'extrême surface
Identification élémentaire et de l’environnement chimique par XPS
Analyse élémentaire de tous les éléments à partir de Li
Analyse qualitative et quantitative (erreur relative 10%)
Analyse de surface (profondeur analysée 5–10 nm)
Analyse de matériaux conducteurs ou isolants
Détermination des oxydes présents
Analyse par spectroscopie XPS
Validation et contrôle de traitements de surface
Validation de l'intégrité d'un traitement de surface ou d'une fonctionnalisation de surface
Valider un processus de traitement de surface (anodisation, passivation ...)
Optimisation par procédé de passivation dans le cadre d'un projet de développement
Vérification de l’état de zones déformées
Expertise et diagnostic de défaillances
Expertise de défaillances (corrosion, apparition de taches, observation de coloration…)
Identification de l’origine d’un problème de corrosion
Expertise comparative sur PTFE (points noirs apparents)
Analyse de traces sur seringue
Études et caractérisation de matériaux
Caractérisation d’un empilement de couches nano ou micrométriques
Investigations sur microstructure
Caractérisation XPS sur vos matrices
Applications industrielles de la technique XPS
- Étude de l’état de surface et des couches superficielles des matériaux, pour des applications où les propriétés de surface jouent un rôle clé, comme dans les revêtements, et les interfaces dans les dispositifs électroniques.
- Évaluation de l'efficacité des traitements de surface, liés au nettoyage, la corrosion, la passivation, ou l'amélioration de l'adhérence. Elle permet de vérifier la présence et l'uniformité des couches fonctionnelles ou des revêtements appliqués sur un substrat.
- Détermination de la composition des alliages et des composés inorganiques ou organiques, en fournissant des informations quantitatives sur la concentration relative des différents éléments présents.
- En analysant les changements dans les spectres XPS avant et après des réactions chimiques, des traitements thermiques ou d'autres processus, le laboratoire peut être en mesure d’obtenir des informations précieuses sur les modifications chimiques subies par la surface.
Les trois modes de fonctionnement de l'XPS
En savoir plus
Mode Spectroscopie
Mode imagerie
Mode profil
FAQ
L'analyse XPS fonctionne en irradiant l'échantillon avec des rayons X, ce qui provoque l'éjection d'électrons de sa surface. Les électrons éjectés sont ensuite analysés en termes d'énergie cinétique pour déterminer les éléments chimiques présents et leurs états d'oxydation.
L'analyse XPS est applicable à une large gamme de matériaux, y compris les métaux, les semi-conducteurs, les polymères, les céramiques et les matériaux composites. Les échantillons doivent être solides et stables sous vide.
L'analyse XPS offre des avantages tels que la sensibilité chimique élevée, la capacité à analyser les surfaces non destructivement, la possibilité d'effectuer des analyses quantitatives et la détection des espèces chimiques présentes à la surface.
Les limitations de l'analyse XPS comprennent la nécessité de préparer des échantillons solides, l'incapacité à analyser les couches épaisses de matériaux, l'influence des propriétés de surface sur les résultats et la complexité de l'interprétation des données.
Une analyse XPS typique implique la préparation de l'échantillon, l'introduction de l'échantillon dans une chambre à vide, l'irradiation avec des rayons X, la collecte des électrons éjectés, leur analyse en termes d'énergie cinétique et l'interprétation des données obtenues.
L'analyse XPS est largement utilisée dans de nombreux domaines, tels que la science des matériaux, l'électronique, la catalyse, la corrosion, la nanotechnologie, la biologie des surfaces et la recherche sur les revêtements.
L'analyse XPS utilise des rayons X, il est donc essentiel de suivre les mesures de sécurité appropriées, notamment en portant des équipements de protection individuelle, en respectant les procédures de manipulation des échantillons et en évitant toute exposition inutile aux rayons X.
L'analyse XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), également connue sous le nom de spectroscopie photoélectronique à rayons X, utilise différents équipements pour effectuer des mesures et des analyses. Voici les équipements couramment utilisés pour l'analyse XPS :
- Source de rayons X : Un équipement génère des rayons X, généralement en utilisant un anode en aluminium ou en magnésium. Les rayons X émis interagissent avec l'échantillon et provoquent l'éjection des électrons de sa surface.
- Chambre à vide : L'analyse XPS est effectuée dans une chambre à vide pour éviter toute contamination de l'échantillon par des molécules ou des particules de l'air. Une pression de vide élevée est maintenue à l'intérieur de la chambre pendant l'analyse.
- Analyseur de spectre photoélectronique : Un analyseur est utilisé pour mesurer les énergies des électrons éjectés de l'échantillon à la suite de l'interaction avec les rayons X. Les analyseurs les plus couramment utilisés sont les analyseurs à hémisphère d'énergie (HSA) et les analyseurs à cylindre d'énergie (CSA).
- Détecteur : Un détecteur est utilisé pour mesurer le nombre d'électrons éjectés à différentes énergies. Les détecteurs les plus couramment utilisés sont les détecteurs à électrons multiplicateurs (SEM) et les détecteurs à anode à micro-canaux (MCP).
- Échantillon : L'échantillon est placé dans la chambre à vide et exposé aux rayons X. Il peut s'agir de matériaux solides ou de surfaces. L'échantillon peut être préparé en le nettoyant, le polissant ou le fracturant, en fonction de la nature de l'analyse requise.
- Système de contrôle et d'acquisition de données : Un système de contrôle et d'acquisition de données est utilisé pour contrôler les équipements, collecter les données et effectuer des analyses. Les logiciels spécifiques sont utilisés pour le traitement des données et l'interprétation des spectres obtenus.
Ces équipements sont utilisés en combinaison pour réaliser des mesures XPS, qui permettent d'analyser les composants chimiques présents à la surface de l'échantillon, leur état d'oxydation et leur distribution en profondeur.
La caractérisation XPS et l'analyse XPS sont des techniques courantes en science des matériaux et en chimie. Bien que les deux impliquent l'utilisation de la spectroscopie de photoélectrons, il y a des différences clés. La caractérisation XPS est utilisée pour déterminer les éléments chimiques présents dans un échantillon, leurs pourcentages et les structures moléculaires. L'analyse XPS, quant à elle, est une étude plus approfondie de ces éléments, notamment de la distribution de la charge d'électrons.
En fin de compte, la caractérisation XPS est utile pour identifier les éléments dans un échantillon, tandis que l'analyse XPS fournit des informations plus détaillées sur leur comportement électrique. En comprenant ces différences, les chercheurs peuvent utiliser efficacement ces techniques pour leur recherche.
La caractérisation XPS, ou spectroscopie de photoélectrons X, est une technique d'analyse de surface largement utilisée en science des matériaux. Elle permet d'étudier la composition chimique, la structure électronique et les interactions entre les atomes de la surface de différents types de matériaux, tels que les métaux, les oxydes, les polymères et les semiconducteurs. Cette méthode repose sur l'interaction entre les photons de haute énergie et les électrons de la surface, qui sont ensuite mesurés pour fournir des informations précieuses sur les propriétés des matériaux. La caractérisation XPS est une technique non destructive et hautement sensible qui peut être utilisée pour diverses applications, allant de la recherche fondamentale à la caractérisation de matériaux dans l'industrie.
