Célula de disolución de muestra sólida capa a capa.

Célula de disolución (1) continua de una muestra (3) sólida que se va a analizar,

que comprende un cuerpo (11),adaptado para entrar en contacto con una superficie (31) de la muestra (3), que comprende

una cavidad (12), adecuada para formar, en combinación con la superficie (31) de la muestra (3), una cámara(13) de reacción;

por lo menos una entrada (14) para introducir un reactivo químico en la cámara (13) de reacción, siendo elreactivo químico adecuado para atacar químicamente la muestra (3) a partir del nivel de su superficie (31), en unespesor controlado, con una velocidad de ataque regulable, y para formar un producto de reacción;

por lo menos una salida (15) para extraer el reactivo químico y el producto de reacción fuera de la cámara (13)de reacción;

caracterizada porque la cavidad (12) presenta una profundidad relativamente reducida con respecto a una dimensiónmás grande característica de la superficie (31) atacada de la muestra (3),

la relación entre la dimensión más grande y la profundidad de la cavidad está comprendida entre 20 y 100, lo cualpermite un análisis capa a capa de la muestra.

Célula de disolución de muestra sólida capa a capa.

Campo técnico general

La invención se refiere al campo del análisis de muestras sólidas, y más particularmente al campo del análisis de muestras sólidas capa a capa.

Estado de la técnica Un procedimiento clásico para el análisis de una muestra sólida consiste en su puesta en disolución, y en el análisis de esta disolución.

No obstante, este procedimiento no permite un análisis capa a capa de la muestra sólida.

Se conoce a partir de los documentos US 2007/278 180 y US 2008/009 140 un recinto para el análisis capa a capa de una muestra sólida semiconductora. El recinto comprende una entrada de reactivo gaseoso, una fuente de electrones y un sistema de bombeo.

La muestra sólida semiconductora se coloca inicialmente en el interior del recinto. El recinto se pone a continuación al vacío. Se introduce el reactivo en el interior del recinto, y la fuente de electrones bombardea electrones hacia una parte determinada de la superficie de la muestra. La combinación del reactivo y los electrones permite un ataque de la superficie de la muestra. Las capas sucesivas se atacan hasta una profundidad dada.

El producto del ataque de la muestra se extrae a continuación mediante el sistema de bombeo antes de ser analizado para conocer su naturaleza.

Si bien la puesta en práctica de este procedimiento con la utilización del recinto permite determinar los diferentes 30 componentes al nivel de la superficie del sólido o a diferentes profundidades, no permite sin embargo un análisis de muestras de un material distinto de un material semiconductor.

Asimismo, el recinto no presenta un volumen reducido, y la utilización del dispositivo es difícil ya que es necesario crear un vacío en el interior del recinto y utilizar una fuente de electrones. 35 Por tanto, este procedimiento y el recinto son relativamente costosos.

Se conocen otros dispositivos y procedimientos para el análisis de muestras sólidas, en particular por lo que respecta al análisis elemental y/o isotópico de una muestra sólida, véase también el documento US 2001/0023130.

Un ejemplo de un procedimiento de este tipo que no requiere la disolución del sólido para un análisis elemental con fines de determinación de la proporción y de la distribución de uno o varios elementos en una muestra sólida, es el análisis por espectrometría óptica, tal como la espectrometría de descarga luminiscente (SDL) .

Un procedimiento para la determinación de la evolución de la composición isotópica en función de la profundidad utiliza por ejemplo la espectrometría de masas, y más particularmente la espectrometría de masas con descarga luminiscente (GDMS) .

No obstante, estos procedimientos conocidos requieren unos equipamientos pesados, complejos, poco difundidos 50 en el mercado y caros.

Asimismo, estos procedimientos de análisis directo en muestras sólidas adolecen del inconveniente de requerir patrones sólidos indispensables para efectuar la cuantificación isotópica o elemental. Ahora bien, existen muy pocas muestras sólidas certificadas según la concentración y/o la isotopía.

Además, en el caso de materiales de múltiples capas, no existen prácticamente patrones debido a la complejidad de fabricación de estos patrones y la falta de técnicas para certificarlos.

Presentación de la invención 60 La invención tiene como objetivo paliar por lo menos uno de los inconvenientes de las técnicas anteriores expuestas anteriormente.

Se propone según la invención una célula de disolución continua de una muestra sólida que se va a analizar tal 65 como se define en la reivindicación 1.

Una primera ventaja de esta célula de disolución es que permite un análisis elemental e isotópico de muestras sólidas con ayuda de una técnica de análisis de muestras líquidas y permite evitar tener que recurrir a métodos de análisis directo de sólido.

Otra ventaja de esta célula de disolución es que permite acceder al núcleo de la muestra según una superficie plana (que podría denominarse “capa a capa”) . Estos niveles son planos tal como habrían podido ser tras un mecanizado mecánico.

Otra ventaja de esta célula de disolución es que se puede controlar la velocidad de erosión de la muestra actuando sobre el caudal, la naturaleza y la concentración del reactivo. Otra ventaja de esta célula de disolución es que permite prescindir de la necesidad de disponer de patrones sólidos. Otra de las ventajas de esta célula de disolución es su volumen reducido. Otra ventaja de esta célula de disolución es su facilidad de utilización. Otra ventaja de esta célula de disolución es que no está limitada a un tipo particular de muestra sólida Otra ventaja de esta célula de disolución es su coste de fabricación reducido. Otras características opcionales y no limitativas de esta célula de disolución son:

- la entrada y la salida son distintas y son, cada una, un orificio mecanizado formado a través del cuerpo y que desemboca en la cavidad;

- la célula comprende además un dispositivo de apriete adaptado para aplicar el cuerpo contra la muestra mediante presión;

- el cuerpo comprende además una garganta en la periferia de la cavidad para el alojamiento de una junta tórica destinada a ser puesta en contacto con la superficie de la muestra y que garantiza la estanqueidad de la cámara en la periferia de la cavidad;

- el cuerpo comprende un dispositivo antiburbujas adaptado para contrarrestar los efectos de una producción de gas en la cámara de reacción, debiéndose la producción de gas al ataque químico de la muestra por el reactivo;

- el dispositivo antiburbujas es una hélice adecuada para ser puesta en rotación alrededor de un árbol;

- la célula comprende una junta adaptada para garantizar la estanqueidad de la célula al nivel del árbol de la hélice.

Se propone según la invención asimismo un procedimiento de disolución capa a capa de una muestra sólida que se va a analizar tal como se define en la reivindicación 8.

Eventualmente, el procedimiento comprende además la etapa que consiste en accionar el dispositivo antiburbujas para contrarrestar los efectos de una producción de gas en la cámara de reacción, debiéndose la producción de gas al ataque químico de la muestra por el reactivo.

Presentación de las figuras Otras características, objetivos y ventajas se pondrán de manifiesto con la lectura de la descripción siguiente haciendo referencia a los dibujos proporcionados a título ilustrativo y no limitativo y entre los que:

- la figura 1 es un sección esquemática de una célula de disolución según la invención;

- la figura 2 es un esquema que representa la célula en situación de utilización con un depósito de reactivo y un dispositivo de inyección;

- la figura 3 es una gráfica que representa la profundidad atacada de la muestra sólida por el reactivo; y

- la figura 4 es un esquema que representa las etapas de un procedimiento según la invención.

Descripción detallada Las figuras 1 y 2 representan esquemáticamente un modo de realización posible de una célula de disolución 1

continua, de una muestra 3 sólida que se va a analizar según la invención.

La célula de disolución 1 comprende un cuerpo 11, adaptado para entrar en contacto con una superficie 31 de la muestra 3 que se va a analizar.

El cuerpo 11 comprende principalmente una cavidad 12 adecuada para formar, en combinación con la superficie 31 de la muestra 3, una cámara 13 de reacción.

Asimismo, comprende por lo menos una entrada 14 para introducir un reactivo químico en la cámara 13 de reacción 1, siendo el reactivo químico adecuado para atacar químicamente la muestra 3 a partir del nivel de su superficie 31 en un espesor controlado y con una velocidad de ataque regulable y para formar un producto de reacción.

El espesor atacado depende entonces de la naturaleza de la muestra, de la naturaleza del reactivo y de la concentración del reactivo. A modo de ilustración, la figura 3 muestra un cráter obtenido en una muestra de acero atacada por ácido nítrico con una concentración de 0, 1 mol/l durante 60 minutos a un caudal de 1 ml/min. Se puede observar la homogeneidad del ataque de la muestra. Las dimensiones del cráter en estas condiciones son de 11 mm de diámetro por una profundidad del orden de 40 µm. La velocidad de erosión depende, además, del caudal del reactivo. Se puede alcanzar entonces el material que se va a analizar en profundidad, por capas sucesivas.

El cuerpo 11 comprende asimismo... [Seguir leyendo]

1. Célula de disolución (1) continua de una muestra (3) sólida que se va a analizar, que comprende un cuerpo (11) , adaptado para entrar en contacto con una superficie (31) de la muestra (3) , que comprende una cavidad (12) , adecuada para formar, en combinación con la superficie (31) de la muestra (3) , una cámara (13) de reacción;

por lo menos una entrada (14) para introducir un reactivo químico en la cámara (13) de reacción, siendo el 10 reactivo químico adecuado para atacar químicamente la muestra (3) a partir del nivel de su superficie (31) , en un espesor controlado, con una velocidad de ataque regulable, y para formar un producto de reacción;

por lo menos una salida (15) para extraer el reactivo químico y el producto de reacción fuera de la cámara (13) de reacción;

caracterizada porque la cavidad (12) presenta una profundidad relativamente reducida con respecto a una dimensión más grande característica de la superficie (31) atacada de la muestra (3) ,

la relación entre la dimensión más grande y la profundidad de la cavidad está comprendida entre 20 y 100, lo cual 20 permite un análisis capa a capa de la muestra.

2. Célula (1) según la reivindicación 1, en la que la entrada (14) y la salida (15) son distintas y son, cada una, un orificio mecanizado formado a través del cuerpo (11) y que desemboca en la cavidad (12) .

3. Célula (1) según una de las reivindicaciones 1 a 2, que comprende además un dispositivo de apriete (20) adaptado para aplicar el cuerpo (11) contra la muestra (3) mediante presión.

4. Célula (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el cuerpo (11) comprende además una garganta (16) en la periferia de la cavidad (12) para el alojamiento de una junta tórica (17) destinada a ser puesta en contacto con la superficie (31) de la muestra (3) y que garantiza la estanqueidad de la cámara (13) en la periferia de la cavidad (12) .

5. Célula (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el cuerpo (11) comprende un dispositivo antiburbujas (18) adaptado para contrarrestar los efectos de una producción de gas en la cámara (13) de reacción, 35 debiéndose la producción de gas al ataque químico de la muestra (3) por el reactivo.

6. Célula (1) según la reivindicación 5, en la que el dispositivo antiburbujas (18) es una hélice adecuada para ser puesta en rotación alrededor de un árbol.

7. Célula según la reivindicación 6, que comprende además una junta (19) adaptada para garantizar la estanqueidad de la célula a nivel del árbol de la hélice.

8. Procedimiento de disolución capa a capa de una muestra (3) sólida que se va a analizar, caracterizado porque comprende las etapas que consisten en: 45

- colocar (E1) una célula (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, en la que está insertado eventualmente un dispositivo antiburbujas (18) , sobre una superficie (31) de una muestra (3) sólida que se va a analizar, estando la cavidad (12) girada hacia la muestra (3) ;

- mantener (E2) la célula (1) , con dado el caso el dispositivo antiburbujas (18) , sobre la muestra (3) mediante presión;

- introducir (E4) el reactivo en la cámara (13) de reacción por la entrada (14) , atacando el reactivo, una vez en

la cámara (13) de reacción, de manera continua (E5) la muestra (3) a partir del nivel de su superficie (31) y 55 formando un producto de reacción;

- extraer (E6) el reactivo y el producto de reacción fuera de la cámara (13) de reacción por la salida (15) ,

-analizar (E7) el reactivo y el producto de reacción, para analizar capa a capa la muestra (3) . 60

9. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende además la etapa que consiste en accionar (E3) el dispositivo antiburbujas (18) para contrarrestar los efectos de una producción de gas en la cámara (13) de reacción, debiéndose la producción de gas al ataque químico de la muestra (3) por el reactivo.