Abstrait

Technologie laser ablatif à UV profond : revue technique

Pillay AE, Stephen S, Elkadi M et Vukusic S

La technologie laser ablative est utilisée avec succès comme outil dans des applications scientifiques, notamment pour évaluer l'homogénéité des matériaux et pour établir le profil en profondeur d'échantillons dans le but d'obtenir une distribution élémentaire au niveau du sous-sol. Des micro-faisceaux pulsés frappent une cible avec une précision extrême et produisent des informations sur les traces d'éléments, à la fois spatialement et dans le substrat. L'exploration de différentes strates d'un échantillon peut produire des données sur les impuretés enfouies profondément dans la matrice de l'échantillon. Cela est particulièrement important dans les cas où des impuretés cachées peuvent faire une différence dans les performances de certains échantillons, tels que les semi-conducteurs ou les spécimens biomédicaux. Les effets stochastiques tels que la formation imparfaite de cratères, les impulsions d'énergie erratiques et la dérive imprévisible de l'énergie du faisceau peuvent affecter considérablement les résultats des applications de recherche. Ces caractéristiques techniques sont contrôlées par un logiciel sophistiqué, qui joue un rôle important dans la stabilisation de l'instrument. Les échantillons sont généralement hétérogènes par nature, tels que les roches, les carottes de réservoir et les structures en béton, et l'hétérogénéité des échantillons est donc un facteur qui empêche l'adoption d'un protocole conventionnel pour la normalisation de la technique. Les échantillons mous tels que les gels et les cires peuvent être normalisés dans des conditions spéciales. Cependant, la technique est en grande partie semi-quantitative pour les solides et est particulièrement intéressante pour explorer l'homogénéité des cibles solides, qui reflète le niveau de distribution élémentaire au sein de la matrice de l'échantillon. L'unité laser est couplée à un instrument Perkin Elmer ICP-MS et le maintien de paramètres de fonctionnement cohérents est crucial pour des résultats précis et reproductibles. La longueur d'onde du faisceau laser se situe dans la région UV profonde et le système fonctionne avec un faisceau de 213 nm de diamètre variable entre 5 et 100 μm, un débit de gaz de 0,8 L/min, une fréquence d'impulsion d'énergie de 60 MHz et une énergie de faisceau comprise entre 30 et 60 %. Par rapport aux autres techniques instrumentales actuelles, la technologie laser ablative est supérieure pour le profilage en profondeur et l'analyse de surface.