%0 Thesis %T Development of near-field laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry for sub-micrometric analysis of solid samples %T Développement de l'ablation laser en champ proche couplée à l'ICPMS pour l'analyse sub-micrométrique d'échantillons solides %+ Laboratoire de développement Analytique Nucléaire Isotopique et Elémentaire (LANIE) %A Jabbour, Chirelle %Z Région Ile de France, DIM Analytics %I Université Pierre & Marie Curie - Paris 6 %Y Frédéric Chartier %8 2016-11-21 %D 2016 %K laser ablation %K near-field %K ICPMS %K sub-micrometric analysis %K nanoscale resolution %K tip-to-sample distance %K tip enhancement effect. %K ablation laser %K champ proche %K ICPMS %K analyse sub-micrométrique %K résolution nanométrique %K distance pointe-échantillon %K effet d’amplification de pointe. %Z Chemical Sciences %Z Physics [physics]Theses %X A near field laser ablation method was developed for chemical analysis of solid samples atsub-micrometric scale. This analytical technique combines a nanosecond laser Nd:YAG, anAtomic Force Microscope (AFM), and an inductively coupled plasma mass spectrometer(ICPMS). In order to improve the spatial resolution of the laser ablation process, the nearfieldenhancement effect was applied by illuminating, by the laser beam, the apex of the AFMconductive sharp tip maintained at a few nanometers (5 to 30 nm) above the sample surface.The interaction between the illuminated tip and the sample surface enhances locally theincident laser energy and leads to the ablation process. By applying this technique toconducting gold and tantalum samples, and semiconducting silicon sample, a lateralresolution of 100 nm and depths of a few nanometers were demonstrated.Two home-made numerical codes have enabled the study of two phenomena occurring aroundthe tip: the enhancement of the laser electrical field by tip effect, and the induced laser heatingat the sample surface. The influence of the main operating parameters on these twophenomena, amplification and heating, was studied.An experimental multi-parametric study was carried out in order to understand the effect ofdifferent experimental parameters (laser fluence, laser wavelength, number of laser pulses,tip-to-sample distance, sample and tip nature) on the near-field laser ablation efficiency, craterdimensions and amount of ablated material. The experimental results obtained in terms ofcrater sizes are in good agreement with the theoretical results of these codes.Finally, preliminary offline analyses of the ablated material were carried out by ICPMS. Thefirst characterization tests by transmission electron microscopy of the ablated particlesshowed gold nanoparticles with diameter ranging between 50 and 200 nm. %X Une technique d’ablation laser dite en champ proche a été développée pour l’analysechimique d’échantillons solides à l’échelle sub-micrométrique. Cette technique combine unlaser Nd:YAG nanoseconde, un microscope à force atomique AFM et un spectromètre demasse à plasma à couplage inductif (ICPMS). Afin d'améliorer la résolution spatiale de latechnique d’ablation laser classique, l'effet de champ proche, consistant à amplifier l’énergiedu laser très localement a été mis à profit. Cet effet est obtenu par illumination, par unfaisceau laser, de la pointe conductrice de l’AFM placée à quelques nanomètres (5-30 nm) dela surface d’un échantillon. En appliquant cette technique d’ablation sur des échantillonsconducteurs, l’or et le tantale, et un échantillon semi-conducteur, le silicium, une résolutionlatérale de 100 nm et des profondeurs de quelques nanomètres ont été obtenues.Deux codes numériques développés au laboratoire ont permis l’étude de deux phénomènesintervenant aux alentours de la pointe : l’amplification du champ électrique du laser par effetde pointe, et le chauffage induit par le laser à la surface de l’échantillon. L’influence desprincipaux paramètres opératoires sur ces deux phénomènes d’amplification et de chauffage aété étudiée.Une étude expérimentale multi-paramétrique a été réalisée afin d’étudier l’influence desdifférents paramètres (fluence du laser, longueur d’onde, nombre de tirs, distance pointe-échantillon,nature et dimensions de la pointe, nature de l’échantillon) sur l’efficacitéd’ablation, sur les dimensions des cratères et sur la quantité de matière ablatée. Les résultatsexpérimentaux obtenus en termes de dimensions de cratères sont en bon accord avec lesdonnées théoriques des codes.Enfin, des premières analyses de la matière ablatée en mode "hors-ligne" ont été effectuéespar l’ICPMS. Des premiers essais de caractérisation par microscopie électronique àtransmission des particules ablatées ont montré des nanoparticules d’or de diamètre comprisentre 50 et 200 nm. %G French %2 https://cea.hal.science/tel-01412949/document %2 https://cea.hal.science/tel-01412949/file/Th%C3%A8se-Jabbour%20C.pdf %L tel-01412949 %U https://cea.hal.science/tel-01412949 %~ CEA %~ DEN %~ CEA-UPSAY %~ UNIV-PARIS-SACLAY %~ CEA-UPSAY-SACLAY %~ DEN-SACLAY %~ GS-ENGINEERING %~ GS-CHIMIE