Introduction
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) est un outil puissant d'analyse de surfaces qui, combiné avec l'abrasion par ions (ion etching), peut être utilisé pour déterminer un profil de concentration en profondeur - une évaluation de la variation de la composition en fonction de la profondeur. La "profondeur d'échantillonnage" de la technique, dépendante de nombreux facteurs incluant le matériau échantillonné et l'énergie cinétique du photoélectron, est typiquement de l'ordre de 10 nm. On peut alors se demander si la composition de l'échantillon est homogène dans le volume analysé, car sinon la technique XPS analysera un intervalle de compositions différentes et le résultat sera alors une moyenne de ces compositions.
Par example, la méthode d'analyse par angle de contact de l'eau "échantillonne" à une profondeur de 0,5 nm alors que la technique XPS échantillonne beaucoup plus profondément, à une profondeur de 10 nm. Donc si la composition de l'échantillon n'est pas homogène jusqu'à 10 nm, les deux techniques échantillonneront différentes compositions, comme montré à droite.
Dans le cas hypothétique de ce profil de concentration d'oxygène, la technique d'angle de contact détectera 25% d'oxygène, tandis que le XPS analysera le profil complet d'oxygène et y ajoutera une contribution plus profonde, retournant une composition apparente d'oxygène (dans le cas d'une analyse perpendiculaire à la surface) de 13,9%, conséquence de la loi de Beer-Lambert.
Donc idéalement, chaque analyse XPS doit inclure une détermination du profil en profondeur de la concentration parmis le volume analysé. Dans plusieurs échantillons, ceci peut être accompli par l'abrasion par ions. Mais il y a des situations où l'abrasion par ions est inadéquate, comme par exemple dans le cas des polymères, lesquels subiraient une dégradation chimique. Dans des cas comme celui-ci on peut utiliser le "angle-resolved XPS", méthode dans laquelle l'échantillon est incliné afin de varier l'angle entre l'axe de l'analyseur à photoélectrons et la normale à la surface de l'échantillon (l'angle de photoémission θ).
Les données ARXPS sont collectées dans une série d'angles de photoémission compris entre 0° et 75°. Cinq ou six angles sont habituellement suffisants. Cumpson recommande l'acquisition de données à 0°, 40°, 55°, 63°, 70°, concentrant ainsi l'acquisition de données aux angles de photoémission les plus grands, où l'analyse est plus sensible à la surface de l'échantillon.
