ISO 17974:2002

NORME ISO
INTERNATIONALE 17974
Première édition
2002-10-01
Analyse chimique des surfaces —
Spectromètres d'électrons Auger à haute
résolution — Étalonnage des échelles
d'énergie pour l'analyse élémentaire et de
l'état chimique
Surface chemical analysis — High-resolution Auger electron
spectrometers — Calibration of energy scales for elemental and
chemical-state analysis
Numéro de référence
©
ISO 2002
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 1
4 Symboles et termes abrégés . 1
5 Aperçu de la méthode . 3
6 Méthode d'étalonnage de l'échelle d'énergie.6
6.1 Obtention des échantillons de référence . 6
6.2 Montage des échantillons. 6
6.3 Nettoyage des échantillons . 6
6.4 Choix des réglages du spectromètre pour l'étalonnage d'énergie . 7
6.5 Fonctionnement de l'instrument . 8
6.6 Options pour des mesures d'étalonnage initiales ou ultérieures. 8
6.7 Mesures de l'écart-type de répétabilité de l'énergie cinétique du pic et de la linéarité de
l'échelle . 8
6.8 Calcul de l'écart-type de répétabilité de l'énergie cinétique de pic. 10
6.9 Détermination des énergies cinétiques de référence appropriées . 13
6.10 Vérification de la linéarité de l'échelle d'énergie cinétique. 14
6.11 Méthode de détermination de l'erreur d'étalonnage courant . 15
6.12 Modes opératoires pour la correction de l'échelle d'énergie cinétique de l'instrument . 16
6.13 Étalonnage suivant. 18
6.14 Détermination de l'intervalle d'étalonnage. 19
Annexe A (normative) Nombre maximal de points pour une application unique de lissage des
pics de Savitzky et Golay à des intervalles d'énergie de 0,1 eV. 20
Annexe B (normative) Détermination de l'énergie cinétique de pic par la méthode des moindres
carrés, par une méthode de calcul simple . 21
Annexe C (informative) Dérivation des incertitudes. 24
Annexe D (informative) Indication des incertitudes d'étalonnage des énergies cinétiques
mesurées . 26
Bibliographie . 28

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 3.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 17974 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 201, Analyse chimique des surfaces, sous-comité
SC 7, Spectroscopie de photo-électrons.

iv © ISO 2002 – Tous droits réservés

Introduction
La spectroscopie des électrons Auger (AES) est largement utilisée pour l'analyse des surfaces des matériaux.
Les éléments de l'échantillon (excepté l'hydrogène et l'hélium) sont identifiés à partir de comparaisons des
énergies cinétiques de leurs pics Auger (déterminées à partir des spectres mesurés) avec des tables de ces
énergies pour les différents éléments ou avec des livrets de spectres de référence. Des informations sur l'état
chimique de tels éléments peuvent être obtenues à partir des déplacements chimiques des caractéristiques
mesurées des électrons Auger par rapport à ceux des états de référence. L'identification des états chimiques
repose sur les mesures des déplacements chimiques avec des exactitudes pouvant atteindre jusqu'à 0,1 eV,
ce qui rend nécessaires des mesures individuelles ayant les exactitudes appropriées, et des sources de
référence disponibles avec les exactitudes appropriées. Des étalonnages des échelles d'énergie cinétique
des instruments AES sont par conséquent requis, souvent avec une incertitude u 0,3 eV.
Le procédé d'étalonnage des échelles d'énergie cinétique indiquée dans la présente Norme internationale
utilise des échantillons métalliques de cuivre pur (Cu), et soit d'aluminium (Al) soit d'or (Au), et est applicable
aux spectromètres d'électrons Auger qui mesurent des spectres directs avec une résolution relative de 0,2 %
ou meilleure. Ce procédé est valable pour une gamme d'énergie cinétique allant de 0 eV à 2 250 eV si on
utilise l'or, et de 0 eV à 1 550 eV si on utilise l'aluminium.
Traditionnellement, les énergies cinétiques des électrons Auger étaient référencées par rapport au niveau de
vide, et cette référence est encore utilisée par beaucoup d'analystes. Cependant, le niveau de vide est mal
défini et peut varier de 0,5 eV d'un instrument à l'autre. Bien que l'utilisation de la méthode de référence du
niveau de vide n'entraîne généralement pas d'ambiguïté pour l'identification des éléments, elle peut
engendrer une incertitude des mesures à haute résolution associée aux états chimiques. Pour cette raison,
les instruments conçus à la fois pour la spectroscopie des électrons Auger et pour la spectroscopie de
photo-électrons référencent les énergies cinétiques par rapport au niveau de Fermi, ce qui donne des valeurs
qui sont en général supérieures de 4,5 eV à celles qui sont obtenues par rapport au niveau de vide. Pour les
besoins de la présente Norme internationale, les énergies cinétiques sont référencées par rapport au niveau
de Fermi.
[1]
Les instruments AES étalonnés pour fournir des analyses relevant du domaine de l'ISO 17025 ainsi qu'à
d'autres fins peuvent nécessiter une indication de l'incertitude estimée de l'étalonnage. Ces instruments sont
étalonnés pour des mesures d'énergie cinétique dans certaines limites de tolérance définies ± δ. La valeur de
δ n'est pas définie dans la présente Norme internationale dans la mesure où elle dépend de l'application et de
la conception de l'instrument AES. La valeur de δ est choisie par l'utilisateur, sur la base de son expérience de
l'utilisation de la présente Norme internationale, de la stabilité de l'étalonnage de l'instrument, de l'incertitude
requise pour les mesures d'énergie cinétique dans les applications envisagées de l'instrument et de l'effort
déployé pour réaliser l'étalonnage. La présente Norme internationale fournit les informations permettant de
choisir une valeur appropriée de δ. Généralement, δ est W 0,2 eV et supérieur d'environ quatre fois l'écart-type
de répétabilité, σ .
R
Pour qu'un instrument soit étalonné, la variation par rapport aux valeurs de référence de l'énergie cinétique à
laquelle s'ajoute l'incertitude globale d'étalonnage pour un degré de confiance de 95 %, plus la dérive de
l'instrument avec le temps, ne doivent pas dépasser les limites de tolérance choisies. Avant que l'instrument
devienne susceptible de ne plus être étalonné, il doit être étalonné de nouveau: une mesure d'étalonnage doit
être réalisée et une intervention doit être effectuée pour réduire la différence entre les valeurs mesurées et les
valeurs de référence. Il n'est pas nécessaire de réduire cette différence à zéro, mais elle doit généralement
être réduite à une faible fraction des limites de tolérance requises pour le travail analytique.
La présente Norme internationale n'aborde pas les éventuels défauts des instruments, dans la mesure où les
essais requis prendraient beaucoup de temps et nécessiteraient à la fois les connaissances d'un spécialiste et
un équipement particulier. Cependant, elle aborde les problèmes essentiels et courants rencontrés lors de
l'étalonnage des échelles d'énergie cinétique des instruments AES.

NORME INTERNATIONALE ISO 17974:2002(F)

Analyse chimique des surfaces — Spectromètres d'électrons
Auger à haute résolution — Étalonnage des échelles d'énergie
pour l'analyse élémentaire et de l'état chimique
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie un procédé d'étalonnage de l'échelle d'énergie cinétique des
spectromètres d'électrons Auger, utilisé pour l'analyse élémentaire et de l'état chimique des surfaces. Elle
spécifie également un programme d'étalonnage permettant de tester la linéarité de l'échelle d'énergie
cinétique à une énergie intermédiaire, pour confirmer l'incertitude de l'étalonnage de cette échelle à une
valeur faible et à une valeur élevée d'énergie cinétique, pour corriger les petites dérives de cette échelle et
pour définir l'incertitude globale de l'étalonnage de l'échelle d'énergie cinétique avec un degré de confiance de
95 % (cette incertitude inclut les contributions des comportements observés dans les études inter-laboratoires
mais ne couvre pas tous les défauts possibles).
Elle n'est applicable qu'aux instruments comportant un canon à ions pour le nettoyage par pulvérisation. Elle
n'est pas applicable aux instruments ayant des erreurs d'échelle d'énergie cinétique qui sont particulièrement
non linéaires en fonction de l'énergie. Elle n'est pas non plus applicable aux instruments fonctionnant à des
résolutions relatives inférieures à 0,2 % en mode ∆E/E constant, ou à 1,5 eV en mode ∆E constant, aux
instruments nécessitant des limites de tolérance inférieures ou égales à ± 0,05 eV, ou aux instruments dont le
canon à électrons ne peut pas fonctionner dans la gamme d'énergie allant de 5 keV à 10 keV. Elle ne permet
pas une vérification totale de l'étalonnage pour confirmer l'énergie mesurée à chaque point accessible sur
l'échelle d'énergie, cet aspect étant effectué conformément aux recommandations du fabricant.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s'appliquent pas. Toutefois, les parties
prenantes aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité
d'appliquer les éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non
datées, la dernière édition du document normatif en référence s'applique. Les membres de l'ISO et de la CEI
possèdent le registre des Normes internationales en vigueur.
ISO 18115, Analyse chimique des surfaces — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions donnés dans l'ISO 18115
s'appliquent.
4 Symboles et termes abrégés
Les symboles et termes abrégés suivants sont utilisés tout au long de la présente Norme internationale
(voir également l'Annexe B).
AES Spectroscopie des électrons Auger
A Potentiel retard de l'analyseur
a Erreur mesurée de mise à l'échelle de l'énergie
b Erreur mesurée du décalage par rapport à zéro, en électronvolts
c Coefficient de R
d Coefficient de R
E Résultat corrigé pour l'énergie cinétique correspondant à une valeur E donnée, en électronvolts
corr meas
E Énergie cinétique d'un élément fréquemment mesuré pour lequel l'échelle d'énergie cinétique
elem
indiquée est fixée, après étalonnage, afin de permettre une lecture correcte, en électronvolts
E Énergie cinétique mesurée, en électronvolts
meas
E Énergie cinétique moyenne mesurée pour le pic n, en électronvolts
meas,n
E Une mesure d'un ensemble de mesures d'énergie cinétique pour le pic n, en électronvolts
meas,ni
E Valeurs de référence pour la position du pic n sur l'échelle d'énergie cinétique, en électronvolts
ref,n
o
E Énergie cinétique de référence du pic n
ref,n
FWHM Intensité du pic à la largeur à mi-hauteur au-dessus du bruit de fond, en électronvolts
i Indice du spectre pour les sept mesures répétées d'un pic
j Nombre de mesures répétées pour un nouveau pic
k Nombre de mesures répétées pour les pics de Cu M VV, Cu L VV et Au M M N ou
2,3 3 5 6,7 6,7
Al KL L dans les déterminations de la répétabilité et de la linéarité
2,3 2,3
m Nombre de mesures répétées pour les pics de Cu M VV et Au M N N ou Al KL L dans
2,3 5 6,7 6,7 2,3 2,3
les étalonnages courants
n Désignation de l'identificateur d'un pic
R Résolution relative d'un spectromètre, exprimée en pourcentage
t Valeurs du coefficient t de Student pour x degrés de liberté d'une loi binomiale pour un degré de
x
confiance de 95 %
U Incertitude totale de l'échelle d'énergie étalonnée à un degré de confiance de 95 %, en électronvolts
c
U (E) Incertitude à un degré de confiance de 95 % résultant de l'étalonnage en utilisant les pics de
Cu M VV et Au M N N ou Al KL L à une énergie cinétique, E, en supposant une linéarité
2,3 5 6,7 6,7 2,3 2,3
parfaite de l'échelle, en électronvolts
l
U Incertitude de ε à un degré de confiance de 95 %, en électronvolts
95 2
cl
U Incertitude de l'étalonnage à un degré de confiance de 95 %, en l'absence d'erreur de linéarité
∆ Décalage en énergie, donnée par soustraction de l'énergie cinétique de référence à l'énergie
n
cinétique moyenne mesurée pour le pic d'étalonnage, en électronvolts, pour n = 1, 2, 3, 4
∆E Correction ajoutée à E après l'étalonnage pour fournir un résultat corrigé de l'énergie cinétique
corr meas
∆φ Moyenne de ∆ et ∆
1 4
δ Valeur de la limite de tolérance de l'étalonnage d'énergie à un degré de confiance de 95 % (fixé par
l'analyste), en électronvolts
ε Erreur mesurée de la linéarité de l'échelle au pic de Cu L VV, en électronvolts
2 3
σ Maximum de σ , σ , et σ ou σ
R R1 R2 R3 R4
ième
σ Écart-type de répétabilité pour le n pic
Rn
σ Écart-type de répétabilité pour un nouveau pic, en électronvolts
Rnew
Voir l'Annexe B pour une liste des symboles utilisés uniquement dans cette annexe.
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5 Aperçu de la méthode
L'étalonnage d'un spectromètre Auger au moyen de la présente Norme internationale est effectué sur des
feuilles de cuivre et d'or ou d'aluminium de référence, préparées de manière à mesurer les énergies
cinétiques de pics Auger choisis. Ces matériaux de référence sont choisis car ils fournissent des pics Auger
proches des limites supérieure et inférieure d'énergie cinétique utilisées dans l'analyse pratique. Pour les
essais de linéarité de l'échelle d'énergie cinétique, un pic d'énergie intermédiaire est utilisé. Ces pics sont bien
adaptés à cette fin et il existe des données de référence appropriées.
Voir la Figure 1 relative à un organigramme représentant la structure générale du travail et la séquence des
méthodes.
Les étapes initiales sont données en 6.1 à 6.5. Pour le premier étalonnage, on suppose qu'aucune
caractérisation du comportement du spectromètre n'a été effectuée pour les réglages de l'instrument choisis.
Ainsi, conformément à 6.7, des mesures des énergies cinétiques des pics de Cu M VV et Cu L VV, et soit
2,3 3
Au M N N soit Al KL L , sont effectuées en une séquence répétée sept fois. Ces données fournissent
5 6,7 6,7 2,3 2,3
l'écart-type de répétabilité, σ , de l'énergie cinétique d'un pic. Cette répétabilité tient compte de la stabilité de
R
l'alimentation électronique du spectromètre, de la sensibilité du pic mesuré à la position de l'échantillon et du
bruit statistique au niveau du pic. Dans cette méthode, les conditions sont définies pour garantir que le bruit
statistique est relativement faible. Les deux autres contributions peuvent varier selon l'énergie cinétique
mesurée, et σ est ainsi défini par la plus élevée des valeurs obtenues pour les trois pics utilisés. La valeur de
R
σ peut dépendre de la méthode de positionnement de l'échantillon. En 6.7.1, l'utilisation d'une méthode
R
acceptable de positionnement de l'échantillon est requise et l'étalonnage final est valable uniquement pour
des échantillons positionnés en utilisant cette méthode de positionnement.
Le pic de Au M N N est faible, en particulier à une énergie de faisceau de 5 keV, et les valeurs de
5 6,7 6,7
référence de l'énergie de pic sont disponibles uniquement pour des énergies de faisceau incident de 5 keV et
de 10 keV. Ainsi, pour des instruments dont le rapport signal/bruit est faible, ou qui ne peuvent pas balayer
au-dessus d'une énergie cinétique de 2 000 eV ou qui ne fonctionnent pas à des énergies de faisceau de
5 keV ou de 10 keV, le pic de Al KL L constitue une autre alternative. L'utilisation du pic de Au M N N
2,3 2,3 5 6,7 6,7
permet que l'étalonnage couvre une gamme d'échelle d'énergie cinétique allant de 0 eV à 2 250 eV, tandis
qu'avec Al KL L la limite supérieure est de 1 550 eV.
2,3 2,3
Les études des spectromètres démontrent qu'en général, une quelconque erreur mesurée des énergies de
pic varie de manière quasi linéaire avec l'énergie cinétique du pic. Les équations données dans la présente
Norme internationale sont valables uniquement pour cette situation la plus courante et reposent sur le principe
selon lequel la différence entre les énergies cinétiques mesurées et les énergies cinétiques de référence est
faible et dépend de manière linéaire ou quasi linéaire de l'énergie cinétique. Cette linéarité peut être absente
si l'instrument est défectueux; ainsi un essai est indiqué en 6.7 et 6.10 pour confirmer cette quasi linéarité à
une énergie intermédiaire. Pour des raisons pratiques, cet essai implique le pic de Cu L VV.
Si l'essai de linéarité est adéquat, une correction de l'échelle d'énergie peut être déduite en utilisant la
méthode d'étalonnage simple courante donnée en 6.11. La manière dont est corrigée exactement l'échelle
d'énergie cinétique dépend des détails pratiques de l'instrument en cours d'étalonnage et plusieurs stratégies
sont donc indiquées en 6.12. L'analyste doit également tenir compte de l'incertitude avec laquelle les énergies
cinétiques de pic doivent être mesurées. Le Tableau 1 présente les valeurs de certains des paramètres
typiques, définis dans la présente Norme internationale, qui conduisent à des limites de tolérance illustratives
de ± 0,2 eV et ± 0,3 eV à un degré de confiance de 95 %. Noter dans le Tableau 1 l'importance de la dérive
permise entre les étalonnages. Ainsi, comme le montre la Figure 1, l'intervalle d'étalonnage est déterminé à
partir des mesures de la dérive de l'instrument comme indiqué en 6.14. L'étalonnage courant est alors
effectué à l'intervalle d'étalonnage approprié pour maintenir l'échelle d'énergie cinétique de l'instrument dans
les limites de tolérance requises.
NOTE Les chiffres se rapportent aux paragraphes correspondants de la présente Norme internationale.
Figure 1 — Organigramme de la séquence des opérations du procédé
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Tableau 1 — Contributions illustratives à l'appréciation de l'erreur pour l'étalonnage
de l'échelle d'énergie cinétique
Exemples
Origine
Si une exactitude Si une exactitude
Paramètre Symbole Commentaire
du calcul
élevée moins élevée
est requise est requise
Le choix de l'utilisateur
est dicté par la
précision requise et le
Limites de Choix nombre de spectres
± δ ± 0,2 ± 0,3
tolérance, eV de l'utilisateur qu'il est possible
d'acquérir en un temps
raisonnable pour des
étalonnages courants.
Caractéristique du
Écart-type de spectromètre mesurée
σ Équation (1) 0,050 0,050
R
répétabilité, eV au premier étalonnage
(voir 6.7)
Nombre de fois
Choix
que chaque paire
m de l'utilisateur m = 1 m = 2 m = 1 m = 2
de spectres
m = 1 ou 2
est acquise
Incertitude
Équation (12)
cl
des mesures U 0,185 0,130 0,185 0,130
ou (13)
d'étalonnage, eV
Caractéristique du
Mesure
Équation (5) spectromètre mesurée
de la non-linéarité ε 0,050 0,050 0,050 0,050
ou (6) au premier étalonnage
de l'échelle, eV
(voir 6.7)
Incertitude
de l'échelle
d'énergie U Équation (11) 0,192 0,139 0,192 0,139
après étalonnage,
eV
Définir la dérive
Dérive maximale permise avant de
permise entre ± (δ − U ) δ et U ± 0,008 ± 0,061 ± 0,108 ± 0,161 risquer de dépasser
95 95
les étalonnages, eV les limites choisies
± δ eV
Intervalle
d'étalonnage Choisir un intervalle
maximal adéquat inférieur à ce
(pour un instrument maximum et de moins
illustratif de quatre mois, avec
— Voir 6.14 0,3 2,4 4,3 6,4
qui présente une marge de sécurité
une vitesse pour un quelconque
de dérive stable comportement
de 0,025 eV aberrant
par mois), mois
Choix
de l'utilisateur,
Choix de l'intervalle
— reposant sur 1 3 4
d'étalonnage, mois
le comportement
de dérive observé
NOTE Les incertitudes correspondent à un degré de confiance de 95 %. Les exemples illustrent l'effet des choix de l'utilisateur
sur l'incertitude de l'étalonnage et l'intervalle requis entre les nouveaux étalonnages.
Option
inapplicable
Dans la présente Norme internationale, les mesures sont données pour établir l'incertitude de l'étalonnage à
un degré de confiance de 95 %, directement après l'étalonnage. L'erreur de l'échelle d'énergie cinétique
augmente généralement avec le temps et, dans l'intervalle qui sépare deux étalonnages, elle ne doit pas
dépasser les limites de tolérance de ± δ choisies par l'analyste afin de définir la qualité de ses mesures. Le fait
de compléter un tableau tel que le Tableau 1 aide l'utilisateur à définir une valeur appropriée de δ. Si
l'utilisateur a peu ou pas d'idée des possibilités de son instrument, si les données du fabricant ne donnent
aucune aide et s'il n'a pas d'idée précise des exigences, commencer par le Tableau 1 en fixant la valeur δ à
0,2 eV. Suivre la méthode indiquée, en remplissant les lignes, et enfin vérifier si cette valeur de δ est
appropriée pour l'instrument utilisé. Si ce n'est pas le cas, revoir les modes opératoires et réduire un ou
plusieurs des termes contribuant à U ou bien augmenter la valeur de δ jusqu'à ce qu'elle soit acceptable.
Il est important de noter que δ est la limite de tolérance pour l'exactitude de l'étalonnage de l'échelle d'énergie
de l'instrument. Les mesures d'énergie ultérieures peuvent avoir des incertitudes supérieures à δ en raison de
la largeur du pic, de mauvaises statistiques de comptage, de la synthèse des pics ou des effets charge. Pour
des indications pour décrire l'incertitude des mesures ultérieures, voir l'Annexe D.
6 Méthode d'étalonnage de l'échelle d'énergie
6.1 Obtention des échantillons de référence
Pour l'étalonnage des spectromètres d'électrons Auger pouvant balayer au moins jusqu'à 2 050 eV et avec
des énergies de faisceau disponibles de 5 keV ou de 10 keV, utiliser des échantillons de Cu et d'Au. Pour les
autres instruments, utiliser Cu et Al. Les échantillons doivent être des métaux polycristallins ayant une pureté
d'au moins 99,8 % qui, pour des raisons pratiques, se présentent généralement sous forme de feuilles
généralement de 10 mm par 10 mm et de 0,1 mm à 0,2 mm d'épaisseur.
Si les échantillons semblent avoir besoin d'un nettoyage, une immersion courte dans de l'acide nitrique à 1 %,
puis un rinçage dans de l'eau distillée peuvent être effectués pour Cu. Si l'échantillon de Cu a été stocké à
l'air libre pendant plus de quelques jours, l'immersion dans l'acide nitrique facilitera le nettoyage de
l'échantillon (voir 6.3).
6.2 Montage des échantillons
Monter les échantillons de Cu et d'Au ou d'Al sur le porte-échantillon, ou sur des porte-échantillon séparés le
cas échéant, à l'aide de vis de fixation ou d'autres moyens métalliques pour assurer le contact électrique: ne
pas utiliser de ruban adhésif double face.
6.3 Nettoyage des échantillons
Réaliser un vide ultra poussé et nettoyer les échantillons par pulvérisation ionique pour réduire la
contamination jusqu'à ce que les intensités des pics Auger de l'oxygène et du carbone soient chacune
inférieure à 2 % de l'intensité du pic métallique le plus intense dans chaque spectre d'étude. Enregistrer un
spectre (balayage large) pour chacun des échantillons afin de garantir que les pics les plus significatifs sont
ceux des éléments purs requis. La qualité du vide nécessaire dans ce cas est telle que les intensités des pics
de l'oxygène et du carbone ne doivent pas dépasser 3 % des intensités des pics métalliques les plus intenses
à la fin du processus, conformément à 6.11, ou bien à la fin de la journée de travail, l'évènement se
produisant en premier étant retenu.
Il est recommandé d'effectuer toutes les méthodes appropriées de la présente Norme internationale en une
seule journée de travail. Si plusieurs jours sont nécessaires, la propreté des échantillons doit être confirmée
au début de chaque journée de travail.
NOTE 1 Les conditions de pulvérisation ionique de gaz inerte qui se sont avérées appropriées pour le nettoyage sont
de 1 min d'un faisceau de 30 µA d'ions d'argon de 5 keV par cm d'échantillon.
NOTE 2 Les effets de contamination sont généralement moindres pour Au et plus importants pour Al.
Voir la Figure 2 pour des exemples de spectres AES d'étude.
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6.4 Choix des réglages du spectromètre pour l'étalonnage d'énergie
Choisir la combinaison de réglages de fonctionnement du spectromètre pour lesquels l'étalonnage d'énergie
est requis. Répéter la méthode d'étalonnage conformément à 6.4 à 6.14 pour chaque combinaison de
réglages de l'analyseur de l'énergie de passage, du coefficient de retard, des fentes, des réglages de la
lentille, etc., pour lesquels un étalonnage est requis. Enregistrer les valeurs de ces réglages dans le journal
d'étalonnage du spectromètre.
NOTE Les conceptions des spectromètres et de leurs circuits varient; un étalonnage de spectromètre réalisé pour
une combinaison des réglages de la lentille, de fentes et d'énergie de passage ne sera pas nécessairement valable pour
une autre combinaison des réglages de la lentille, de fentes et d'énergie de passage. De nombreux spectroscopistes
effectuent des mesures avec une combinaison optimale des réglages de l'analyseur, de sorte que seule cette
combinaison de réglages nécessite un étalonnage. Un quelconque étalonnage réalisé est valable uniquement pour la
combinaison des réglages utilisée.

Figure 2 — Spectres directs à balayage large (d'étude)
pour des échantillons de Cu, Au et Al, propres, mesurés en mode ∆E/E constant

6.5 Fonctionnement de l'instrument
[3] [3, 4]
6.5.1 IMPORTANT — Des taux de comptage élevés ou des tensions de détecteur incorrectes
peuvent entraîner des déformations de pic qui conduisent à une attribution erronée de l'énergie de pic.
Fixer l'énergie du faisceau d'électrons à 5 keV ou à 10 keV lors de l'utilisation d'un échantillon d'Au, et dans la
gamme allant de 5 keV à 10 keV si un échantillon d'Al est utilisé. Faire fonctionner l'instrument conformément
aux instructions documentées du fabricant ou à la méthode documentée locale. L'instrument doit être
entièrement refroidi après tout étuvage. S'assurer que le fonctionnement se situe dans les gammes
recommandées par le fabricant pour l'émission de la cathode, les taux de comptage, la vitesse de balayage
du spectromètre et tout autre paramètre spécifié par le fabricant. Vérifier que les réglages du détecteur sont
correctement ajustés. Pour des systèmes multicanaux, s'assurer que toutes les optimisations ou vérifications
nécessaires décrites par le fabricant sont effectuées avant cet étalonnage.
NOTE De nombreux fabricants recommandent la mise en marche des électroniques de contrôle et de haute tension
pendant au moins 4 h avant d'effectuer une quelconque tâche pour laquelle une valeur de référence précise de l'énergie
est importante.
6.6 Options pour des mesures d'étalonnage initiales ou ultérieures
Afin de maintenir étalonnée l'échelle d'énergie cinétique d'un instrument, la répétabilité de l'énergie cinétique,
l'erreur de linéarité de l'échelle et l'intervalle d'étalonnage doivent être déterminés. Si aucune de ces fonctions
n'a été déterminée, procéder comme suit. Si toutes ces fonctions ont été déterminées pour les réglages du
spectromètre appropriés, lors d'une utilisation antérieure de la présente Norme internationale, et si
l'instrument n'a pas été modifié, n'a pas subi de réparation significative ou n'a pas été déplacé, se reporter
directement à 6.11 comme indiqué à la Figure 1.
6.7 Mesures de l'écart-type de répétabilité de l'énergie cinétique du pic et de la linéarité de
l'échelle
6.7.1 L'écart-type de répétabilité de l'énergie cinétique du pic, σ , est mesuré, conformément à 6.7.4 à
R
6.7.6, en utilisant les pics de Cu M VV, Cu L VV, et Au M N N ou Al K L ; il a généralement besoin
2,3 3 5 6,7 6,7 2,3 2,3
d'être mesuré uniquement pour le premier étalonnage d'énergie pour une combinaison de réglages donnée.
La valeur de σ est valable uniquement pour l'ensemble de conditions choisies et elle implique une
R
contribution significative de la méthode de positionnement de l'échantillon utilisée pour l'analyse. Pour des
raisons de cohérence, cette méthode de positionnement de l'échantillon doit suivre un protocole documenté
tenant compte des recommandations du fabricant. Cette méthode doit être effectuée pour chaque choix des
réglages de fonctionnement du spectromètre nécessitant un étalonnage d'énergie, conformément à 6.4. Il
peut également devoir être répété après toutes modifications importantes apportées à l'instrument.
La méthode de positionnement de l'échantillon dépend de la conception de l'instrument, du type et de la forme
des échantillons ainsi que des exigences de l'analyse. Dans de nombreux cas, la position correcte de
l'échantillon est déterminée en maximisant l'intensité spectrale. Lorsque l'optimisation consiste à régler deux
paramètres au moins qui interagissent l'un sur l'autre, une stratégie cohérente d'optimisation est nécessaire.
Pour des spectromètres fonctionnant en mode ∆E/E constant, l'énergie de pic enregistrée peut s'avérer plus
sensible, en fonction de la position de l'échantillon à des énergies cinétiques élevées, qu'à des énergies
faibles. Il peut être utile de répéter la méthode de 6.7 plusieurs fois, afin d'affiner la méthode de
positionnement de l'échantillon et d'obtenir des valeurs faibles des écarts-types de répétabilité.
NOTE Dans de nombreux spectromètres, le fait de positionner l'échantillon de manière que sa surface soit
perpendiculaire à la direction du faisceau d'électrons incidents réduit la sensibilité des pics mesurés.
6.7.2 La linéarité de l'échelle d'énergie cinétique est déterminée (voir 6.7.4), en utilisant le pic Auger de
Cu L VV. Cette détermination est effectuée en même temps que les mesures de répétabilité pour réduire
l'effort ainsi que l'incertitude de mesure.
6.7.3 L'ordre d'acquisition des données est Cu M VV, Cu L VV, Au M N N ou Al KL L , la
2,3 3 5 6,7 6,7 2,3 2,3
séquence (voir 6.7.4 à 6.7.6) étant répétée six autres fois.
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La Figure 3 donne des détails sur ces pics.
6.7.4 Placer l'échantillon de cuivre à la position d'analyse avec un angle d'émission des électrons détectés
compris dans la gamme allant de 0° à 56° par rapport à la normale à la surface de l'échantillon. Utiliser la
méthode documentée de positionnement de l'échantillon; enregistrer les pics de Cu M VV et L VV, en
2,3 3
utilisant l'ensemble des conditions données en 6.4, avec un courant de faisceau d'électrons et une durée
d'acquisition par canal appropriés pour obtenir plus de 10 coups par canal pour chacun des pics. Balayer
avec un intervalle d'énergie de canal fixé à approximativement 0,1 eV ou moins, selon la manière choisie pour
déterminer l'énergie cinétique de pic (voir 6.8.1). Balayer depuis au moins 2 eV en dessous de l'énergie de pic
jusqu'à 2 eV en dessus de l'énergie de pic la plus élevée pour le pic de M VV, et depuis 2 eV en dessous de
2,3
l'énergie de pic jusqu'à 2 eV en dessus de l'énergie de pic pour le pic de L VV. S'assurer que le pic correct a
été identifié conformément aux Figures 2 et 3.
De nombreuses unités de contrôle de spectromètre offrent un large éventail de vitesses de balayage de
l'échelle d'énergie. Des vitesses élevées de balayage peuvent provoquer un décalage de l'énergie cinétique
de pic mesurée. S'assurer que la vitesse de balayage utilisée n'entraîne pas de décalage de pic significatif.
NOTE Les valeurs de référence de l'énergie cinétique pour les pics d'étalonnage peuvent varier avec l'angle
d'émission. Les valeurs de référence de la présente Norme internationale sont valables uniquement pour des angles
d'émission compris dans la gamme allant de 0° à 56° par rapport à la normale à la surface; ainsi le procédé a été limité à
[4]
cette gamme angulaire . Pour des angles d'émission plus grands, le décalage des pics le plus important entraîne des
erreurs significatives d'étalonnage.
6.7.5 Retirer l'échantillon de cuivre de la position d'analyse; le remplacer par les échantillons d'or ou
d'aluminium avec le même angle d'émission, en utilisant la méthode de positionnement de l'échantillon choisie.
Enregistrer le pic de Au M N N , tout en conservant le même ensemble choisi de réglages du
5 6,7 6,7
spectromètre que pour l'échantillon de cuivre et une durée d'acquisition suffisante pour fournir plus de
7 6
10 coups par canal pour le pic de Au M N N , et plus de 10 coups par canal pour le pic de Al KL L
.
5 6,7 6,7 2,3 2,3
Balayer depuis au moins 2 eV en dessous de l'énergie de pic jusqu'à 2 eV en dessus de l'énergie de pic.
S'assurer que le pic correct a été identifié conformément aux Figures 2 et 3.
Les mêmes réglages de spectromètre que ceux donnés en 6.7.4 sont à utiliser, c'est-à-dire les mêmes
énergie de passage, coefficient de retard, tailles de fente, réglages de la lentille, réglages du multiplicateur,
intervalle d'énergie et vitesse de balayage de l'énergie. Généralement, seules l'énergie de départ, l'énergie
d'arrêt et la durée d'acquisition des données nécessitent d'être modifiées.
6.7.6 Répéter les étapes 6.7.4 et 6.7.5, dans l'ordre indiqué, six autres fois afin d'obtenir sept
enregistrements indépendants de chacun des trois pics. Pour gagner du temps, les largeurs de balayage de
ces spectres peuvent être réduites, sauf si un intervalle plus large est rendu nécessaire par le choix du
procédé de détermination de l'énergie cinétique de pic conformément à 6.8.1 a).
a)  Cu M VV b)  Cu L VV
2,3 3
c)  Au M N N d)  Al KL L
5 6,7 6,7 2,3 2,3
a
Spectres de référence.
b
Régions des spectres proches du maximum du pic sur des échelles d'énergie élargies, avec le facteur
d'élargissement indiqué à côté de chaque spectre.
Figure 3 — Spectres de référence pour les pics Auger
6.8 Calcul de l'écart-type de répétabilité de l'énergie cinétique de pic
6.8.1 Déterminer les énergies cinétiques de pic mesurées pour Cu M VV par le procédé donné en a) et
2,3
pour les autres pics par l'un des procédés donnés en a) ou en b).
a) Pour mettre en œuvre le premier procédé pour les pics de Cu L VV et Au M N N ou Al KL L ,
3 5 6,7 6,7 2,3 2,3
déterminer le point médian des cordes tracées horizontalement à travers le pic à une intensité
légèrement supérieure à 80 % de la hauteur du pic au-dessus du bruit fond, et à au moins trois autres
intensités quasi également espacées et comprises entre 80 % et 100 % de l'intensité de pic au-dessus du
bruit de fond. Projeter ensuite les points médians de ces cordes à une valeur au niveau du pic pour
donner l'énergie de pic. Voir la Figure 4, d) et f). Cela peut être effectué soit graphiquement soit par le
calcul en utilisant une ligne d'affinement optimale pour les quatre points médians ou plus.
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Pour le pic de Cu M VV, tracer une tangente aux pics comme indiqué à la Figure 4, c) et e). Puis tracer
2,3
des axes parallèles à cette tangente à une intensité d'approximativement 50 % de la hauteur de la
tangente au-dessus d'une ligne parallèle passant par le creux entre les pics, et à au moins trois autres
intensités également espacées entre cette ligne à 50 % et la tangente aux pics. Déterminer le point
médian de chaque axe à travers chacun des pics A et B. Voir la Figure 4, c) et e). Ces points médians, A
i
ème
et B pour le i spectre, se trouveront à approximativement 61,3 eV et 63.4 eV, respectivement. Puis
i
déterminer les points médians, M , de A et B pour chaque tangente. Les positions de M sont ensuite
i i i i
projetées à une valeur sur la tangente la plus élevée soit graphiquement soit par le calcul en utilisant une
ligne d'affinement optimale pour quatre positions globales ou plus de M . Cette valeur indique l'énergie
i
mesurée appropriée à la valeur de référence pour les pics de Cu M VV.
2,3
La précision de ce procédé de localisation de pic peut être améliorée en lissant d'abord les spectres avec
[5]
une seule application de l'algorithme de Savitzky et Golay cubique/quadratique avec une largeur
inférieure ou égale à 0,5 fois l'intensité du pic à la largeur à mi-hauteur (FWHM) au-dessus du bruit de
fond, comme le montrent les lissages à neuf points et à sept points des Figures 4, e) et f), respectivement.
Les largeurs des pics constituant le doublet de Cu M VV sont chacune égales à 2,0 eV. Voir l'Annexe A
2,3
pour le nombre maximal de points à utiliser dans la méthode de lissage de Savitzky et Golay pour
différentes résolutions relatives du spectromètre.
b) Pour mettre en œuvre le deuxième procédé pour les pics de Cu L VV, et Au M N N ou Al KL L ,
3 5 6,7 6,7 2,3 2,3
utiliser un affinement des données autour du sommet du pic par la méthode des moindres carrés d'une
parabole. Les données mesurées choisies doivent être approximativement égales en nombre au-dessus
et au-dessous de l'énergie de l'intensité maximale, et elles doivent commencer et finir à des intensités
comprises entre 80 % et 85 % de l'intensité de pic au-dessus du bruit de fond. Si cet affinement par la
méthode des moindres carrés n'est pas disponible dans le logiciel, la méthode simple de calcul des
moindres carrés indiquée dans l'Annexe B peut être utilisée.
NOTE L'intervalle d'énergie utilisé dans la méthode indiquée dans l'Annexe B est de 0,1 eV.
6.8.2 Indiquer dans un tableau les sept valeurs des énergies cinétiques mesurées pour chacun des trois
pics.
6.8.3 Calculer l'énergie cinétique moyenne, E à partir de l'ensemble des sept mesures E pour
meas,n meas,ni
ième
chaque pic n. Puis, calculer l'écart-type de répétabilité, σ , des sept mesures du n pic, E , à partir
Rn meas,ni
de 6.7 au moyen de l'équation suivante:
EE−
()
meas,ni meas,n
σ = (1)
Rn
...