Spectrométrie de masse des ions secondaires

La spectrométrie de masse des ions secondaires est un procédé d'analyse de surface connu sous le nom de SIMS, d'après l'acronyme anglais signifiant secondary ion mass spectrometry, qui consiste à bombarder la surface de l'échantillon à analyser avec un faisceau d'ions. L'échantillon est alors pulvérisé, et une partie de la matière pulvérisée est ionisée. Ces ions secondaires sont alors accélérés vers un spectromètre de masse qui permettra de mesurer la composition élémentaire, isotopique ou moléculaire de la surface de l'échantillon. Le SIMS est la technique d'analyse de surface la plus sensible, mais présente plus de difficultés dans l'interprétation quantitative précise que d'autres techniques. L'histoire du SIMS est largement développée dans le livre Secondary Ion Mass Spectrometry: Basic Concepts, Instrumental Aspects, Applications, and Trends référencé dans cet article. Les premières observations de la pulvérisation ionique ont été faites par Thomson en 1910. C'est à Herzog and Viehboek que l'on doit les travaux de base qui ont conduit à l'élaboration de la technique, autour de 1949, à l'Université de Vienne, en Autriche. Deux projets d'instruments SIMS ont été développés de façon indépendante dès la fin des années cinquante. Un projet américain, sous la conduite de Liebl et Herzog fut financé par la NASA, et mené à bien au sein de la société GCA Corp dans le Massachusetts. Un projet français fut initié à l'université d'Orsay par Raimond Castaing et mené à bien par son thésard, puis continuateur Georges Slodzian. Les deux instruments furent industrialisés respectivement par GCA Corp et Cameca, une filiale de la CSF localisée dans la région parisienne. Cette société est toujours impliquée en 2005 dans les instruments SIMS. Les deux premiers instruments, l'américain et le français intégraient tous les deux un analyseur magnétique. Au début des années 70, des instruments SIMS furent développés avec des quadripôles en guise d'analyseurs : Alfred Benninghoven à l'Université de Münster et K. Wittmack dans la région de Munich.