Spectroscopie des pertes d'énergie des électrons sur quelques oxydes : analyse quantitative et structures fines
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
A large family of oxides has been investigated by electron energy loss spectroscopy in order to correlate electron excitation spectra to crystal structure and chemical composition. This study has been performed with a magnetic spectrometer of high energy resolution (sub 1 eV over the loss range 0-2000 eV) and in a STEM with high spatial resolution (a few nm), which is quite suited to inhomogeneous specimens. This manuscript deals with two major developments. Lt describes: 1) A quantitative elemental analysis method on thin foils. Two approaches have been followed to extract local concentration measurements from the intensities of characteristic core edges. The first one uses subtraction of background fitted with a power law curve and we have evaluated the precision of the measurement and uncertainties sources. The second one consists in modelizing the experimental spectrum as the superposition of several computed contributions. We have thus improved the experimental determination of M45 cross sections for lanthanides. 2) A high resolution spectroscopy tool on thin foils, for both valence electrons and atomic orbitals excitations. In the first case, the concept of plasmon bas been discussed in these compounds which differ noticeably from the simple jellium, and the parameterization of the dielectric constants is used to define the electron population for a given excitation feature. Ln the second case, the fine structure on the threshold and in the vicinity of the absorption edges have been recorded for different site symmetries and local charge densities. The intensity of white lines on transition metal L23 edges and rare earth metal M45 edges has been analyzed. For oxygen K edges, the crystal field affect has been discriminated from the d band occupancy one.
Abstract FR:
Une grande gamme d'oxydes a été étudiée par spectroscopie des pertes d'énergie des électrons afin de relier les spectres d'excitations électroniques à la structure cristalline et à la composition chimique. Ce travail a été effectué avec un spectromètre magnétique de bonne résolution énergétique (moins de 1 eV sur toute la gamme des pertes de 0 à 2000 eV) sur un microscope électronique STEM permettant d'analyser des zones d'échantillons de quelques nm, ce qui est très important pour des milieux inhomogènes. Ce travail décrit: 1) Une méthode de microanalyse quantitative sur lames minces à partir de deux techniques permettant de mesurer des concentrations locales avec les signaux caractéristiques d'excitation d'orbitales atomiques. La première utilise la soustraction du fond continu sous le signal et nous avons estimé la précision et les sources d'erreurs. La seconde, entièrement originale, consiste à modéliser le spectre expérimental comme la superposition de diverses contributions que l'on sait calculer. Nous avons ainsi amélioré la détermination expérimentale des sections efficaces M45 des lanthanides. 2) Un outil de spectroscopie à haute résolution sur ces lames minces aussi bien pour les excitations des électrons de valence, que pour les seuils d'excitation d'orbitales atomiques. Dans le premier cas nous avons précisé la notion de plasmon dans ces composés fort différents du jellium et défini la population d'électrons associés à une transition identifiée. Dans le second cas, nous avons étudié les structures fines au seuil et près du seuil en fonction des paramètres comme la symétrie cristalline sur le site excité, ou la densité de charge locale. Le comportement spécifique du poids des raies blanches sur les seuils L23 des métaux de transition et M45 des métaux de terres rares a été analysé, et sur le seuil K de l'oxygène les effets de champ cristallin ont été séparés de ceux dus au remplissage partiel de la bande d.