GRAZING INCIDENCE X-RAY FLUORESCENCE

Résumé
Un faisceau de rayons X (λ ≈ 1 Å) arrivant sur une surface à une incidence α de 1 ou 2/10° de degré est totalement réfléchi et l'onde transmise dans le matériau est évanescente. La fluorescence, si elle est excitée, dépend de la composition chimique d'une couche de 20 à 30 Å c'est à dire de quelques monocouches. La sensibilité aux impuretés de surface est alors exceptionnelle (10¹¹ at/cm²). Quand on accroît l'angle α, la profondeur irradiée varie de quelques dizaines d'Å à plusieurs µm et la variation I_F(α) de l'intensité de fluorescence est reliée au profil de concentration par une transformation de Laplace. Les applications sont multiples : profils de densité, de composition, d'implantation. Des profils structuraux ou d'amorphisation peuvent être obtenus par la même méthode, en observant les variations d'intensité de diffraction. La fluorescence en émergence rasante permet de déterminer un profil d'état chimique.

Abstract
An X-ray beam (λ ≈ 1 Å) falling on a surface at an incidence angle α of some tenths of a degree is totally reflected and the wave transmitted into the material is evanescent and is rapidly absorbed. If excited, the fluorescence depends on the chemical composition of the 20 or 30 Å irradiated layer near the surface. The sensitivity to the impurities at the surface is exceptional (10¹¹ at/cm²). When the angle α increases, the irradiated depth changes from several tens of angstroms to several µm and the variation I_f(α) of the fluorescence intensity is related to the concentration depth profile through a Laplace transform. This technique is applied to the density, composition and implantation profiles. Structural and amorphous profiles can be obtained from the change of the diffracted intensity with α. One can also use grazing exit fluorescence : in this case, the sample is irradiated at normal incidence and the X-ray emission is observed at grazing emergence. A chemical state profile can be determined by comparing the variations of the emission spectra with α.