Brevet FR2620532A1 — publié le 19890317

Procédé d'analyse d'un échantillon par érosion au moyen d'un faisceau de particules, et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé L'invention concerne un procédé d'analyse d'un échantil- lon par érosion au moyen d'un faisceau de particules, et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connaît plusieurs procédés d'analyse chimique de so- lide, mettant en oeuvre une érosion au moyen d'un faisceau de particules. Par exemple, la spectrométrie de masse par ions secondaires consiste à arracher des particules d'un échantillon à analyser, au moyen d'un faisceau d'ions, appelé faisceau pri- maire, qui balaye la surface de l'échantillon de façon à creuser un cratère ayant un fond plat, et consiste à identifier les maté- riaux arrachés au fond plat du cratère, par spectrométrie de masse. Pour réaliser une analyse fiable dans la profondeur d'un échantillon solide il est nécessaire d'obtenir un cratère d'éro- sion ayant un fond plat, pour constituer une surface d'analyse ayant un niveau bien défini. En général, le faisceau primaire était un faisceau continu. Pour certaines applications particuliè- res, telles que l'analyse de grosses molécules, un faisceau pri- maire pulsé a été utilisé pour permettre une mesure des spectres de masse par la technique du temps de vol. Plus récemment de nouveaux procédés ont été utilisés. qui consistent en o-utre à réaliser une post-ionisation des particu- les neutres arrachées par le faisceau primaire, au moyen d'un faisceau laser. Ce faisceau laser doit être de puissance relative- ment élevée, ce qui conduit à utiliser un faisceau laser pulsé. Le faisceau primaire est un faisceau d'ions ou de photons produit par une source continue et ce faisceau est découpé en impulsions en apiliquant une tension pulsée à des plaques de déviation placées sur le chemin des particules entre la source et l'échantillon. Les impulsions du faisceau primaire sont synchro- nisées avec les impulsions du laser de telle façon que les impul- sions lasers ionisent les particules neutres arrachées à l'échantil- lon, tout de suite après qu'elles aient été arrachées par l'impul- sion du faisceau primaire. De tels procédés connus sont décrits par exemple dans les références suivantes: - Hurst et al., Sputter Initiated Resonance Ionization Spectrometry, US Patent 4,442,354 10 april 1984 - J.E. Parks et al., Thin Solid Films 8 (1983) 69 - F.M. Kimock et al., Anal. Chem. 56 (1984) 2782 M.J. Pellin et al., Surf. Science 144 (1984) 619 - C. Becker et al., Anal. Chem. 56 (1984) 1671. La mise en oeuvre de ces procédés connus rencontre deux problèmes. Un premier problème concerne le temps nécessaire pour réaliser une analyse lorsque une certaine quantité de matériau de l'échantillon doit être arrachée, par exemple pour réaliser une mesure du profil en profondeur de la concentration de cer- taines impuretés dans un échantillon. En effet, il y a incompati- bilité entre l'efficacité de l'analyse et la rapidité d'exécu- tion de cette analyse. La post-ionisation des particules neutres arrachées à l'échantillon est réalisée au moyen d'un faisceau laser pulsé, car elle nécessite un laser de puissance rela- tivement grande et un tel laser est en général un laser pulsé. La fréquence des impulsions des lasers de puissance est comprise entre 10 et 200 Hz. Les particules arrachées par le faisceau primaire dans l'intervalle de temps séparant deux impulsions lasers consécutives ne sont évidemment pas ionisées et donc ne sont pas détectées. Dans les cas o Il est nécessaire d'avoir 3C une grande efficacité de la détection, une telle perte d'informa- tions est difficilement acceptable. C'est pourquoi le faisceau primaire est pulsé, en synchronisme avec le faisceau laser. Pour avoir le maximum d'efficacité de la détection, il faudrait qu'il n'y ait qu'une seule impulsion du faisceau pri- 3r maire avant chaque impulsion laser. Ceci conduirait à une grande lenteur de l'analyse. Par exemple, si le faisceau primaire avait des impulsions d'une durée de 1 microseconde et une fréquence de 100 Hz, son rapport cyclique serait de 10-4. La vitesse de l'analyse étant directement proportionnelle à la vitesse de l'éro- sion, la vitesse de l'analyse dans cet exemple serait donc infé- rieur de plusieurs ordres de grandeur à la vitesse obtenue dans la technique de spectrométrie de masse par ions secondaires sans post-ionisation, utilisant un faisceau primaire continu. La mesure d'un profil de concentration jusqu'à une profondeur d'un micron prendrait de nombreuses heures. Une telle durée est inacceptable. Pour réduire la durée de l'analyse, un procédé connu consiste à utiliser un faisceau primaire continu pour éroder la surface de l'échantillon jusqu'à une certaine profondeur, sans chercher à réaliser des mesures de concentration. Puis il con- siste à découper le faisceau primaire en impulsions, synchrones avec les impulsions du faisceau laser de post-ionisation, lorsque la profondeur choisie est atteinte, afin de faire une mesure de concentration à cette profondeur. Bnsuite, de nouveau un faisceau primaire continu est utilisé pour éroder l'échantil- lon jusqu'à un prochain palier de profondeur o une nouvelle me- sure est à réaliser. Ainsi de palier en palier, ce procédé per- met de mesurer un profil en profondeur de la concentration des impuretés, en minimisant la durée de l'analyse, mais il est clair que cette mesure du profil ne fournit aucune information entre chaque palier de profondeur. Le but de l'invention est de proposer un procédé d'ana- lyse permettant de minimiser la durée de l'analyse sans perdre une quantité importante d'informations. Un second problème concerne la réalisation du dispositif d'analyse, car celui-ci doit comporter un dispositif de décou- page du faisceau primaire ayant les performances suivantes-: - il doit permettre d'obtenir une forme d'impulsion quelcon- que et l'impulsion doit pouvoir être dirigée vers n'importe quel point de la surface de l'échantillon - la surface d'impact du faisceau primaire doit garder la même position sur l'échantillon lorsque le faisceau est allumé et lorsqu'il est en cours d'extinction, c'est-à-dire qu'il ne doit pas subir de mouvements de translation à la surface de l'échantillon, sous l'action des impulsions de tension comman- dant la déflection du faisceau pour l'allumer ou pour l'éteindre - le courant du faisceau primaire arrivant sur l'échantil- lon doit être rigoureusement nul entre les impulsions du fais- ceau primaire, c'est-à-dire qu'il doit être parfaitement éteint. Un second but de l'invention est donc de proposer un dispositif d'analyse mettant en oeuvre le procédé selon l'inven- tion, tout en procurant les performances ci-dessus. Le procédé selon l'invention consiste essentiellement à éroder le fond du cratère, qui constitue la surface d'analyse proprement dite, juste avant chaque impulsion laser; et à éro- der les flancs du cratère, qui ne constitue pas la surface d'ana- lyse proprement dite mais qui doit être érodé pour qu'il existe un cratère, pendant le reste du temps entre deux impulsions lasers consécutives. Selon l'invention, un procédé d'analyse d'un échantillon par érosion au moyen d'un faisceau de particules pulsé dit fais- ceau primaire, consistant à: - dévier le faisceau primaire de telle façon que son centre balaye virtuellement l'échantillon sur une surface dite surface de balayage pour creuser un cratère à fond plat, ce fond plat constituant une surface dite d'analyse; - ioniser, au moyen d'un faisceau laser pulsé, synchroni- sé avec le faisceau primaire, des particules arrachées à la sur- face d'analyse; 3C - identifier, au moyen d'un spectromètre de masse, la nature des particules arrachées à l'échantillon et ionisées; est caractérisé en ce que la fréquence des impulsions du faisceau primaire est supérieure à la fréquence des impulsions du faisceau laser; et en ce qu'il consiste à dévier le faisceau primaire de telle façon que son centre balaye une partie de la surface de balayage située hors de la surface d'analyse, pendant une majeure partie des intervalles de temps séparant les impul- sions du faisceau laser; et qu'il balaye la surface d'analyse, pendant une durée correspondant à une impulsion du faisceau primaire, juste avant chaque impulsion du faisceau laser. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails appa- raîtront à l'aide de la description ci-dessous et des figures l'accompagnant: - la figure 1 représente schématiquement une coupe d'un cratère obtenu dans un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, ainsi que la surface de balayage et la sur- face d'analyse correspondant à ce cratère; - la figure 2 représente le balayage réalisé avec les impul- sions du faisceau primaire pour creuser ce cratère conformément au procédé selon l'invention; - la figure 3 représente un chronogramme des impul- sions lasers et des impulsions du faisceau primaire dans un exem- ple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - la figure 4 représente schématiquement un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention; - la figure 5 représente schématiquement, avec plus de détails, l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3; - la figure 6 représente des chronogrammes illustrant les signaux de commande de cet exemple de réalisation. Sur la figure 1, l'échantillon 1 subit une érosion qui creuse un cratère comportant un fond plat 2 et des parois incli- nées 3. La surface d'analyse proprement dite est constituée seulement par le fond plat 2 car Il est situé à une profondeur constante z. Les parois inclinées 3 sont inévitables lors du creu- sement par érosion, mais ne peuvent pas constituer une surface d'analyse puisqu'elles correspondent à une profondeur variable à l'intérieur de l'échantillon 1. Pour que l'analyse soit fiable, il est nécessaire que le fond 2 du cratère reste parfaitement plat au fur et à mesure du creusement du cratère. Pour cela, il faut éroder simultanément les parois 3 et le fond 2. Dans cet exemple de mise en oeuvre, le cratère est suppo- sé avoir une forme approximativement carrée, en vue de dessus, et la surface d'impact, 4, du falsceaul primaire, est supposée avoir une section circulaire de rayon r. La position de chaque impulsion du faisceau primaire est repérée par la position du centre 7 de sa zone d'impact 4. Les centres 7 des zones d'impact du faisceau primaire sont tous situés à l'intérieur d'une zone carrée 6 appelée surface de balayage. Cette dernière définit la largeur totale d du cratère qui est érodé dans l'échantillon. c La surface totale qui est érodée est donc un carré ayant une aire d x d dont les limites sont imprécises. Cette aire est c c évidemment supérieure à l'aire de la surface de balayage 6. Les centres 7 des zones d'impact 4 qui érodent le fond plat 2 sont situés à l'intérieur d'une zone carrée 5, appelée surface d'ana- lyse, qui a une aire Sa très inférieure à l'aire S de la s surface de balayage 6. Dans d'autres exemples de mise en oeuvre, le cratère peut avoir une forme autre que celle d'un carré, par exemple une forme rectangulaire ou une forme circulaire. La figure 2 représente le balayage virtuel réalisé avec le faisceau primaire, conformément au procédé selon l'invention, pour creuser ce cratère. Elle représente par des ronds blancs les centres 7 des zones d'impact 4 situés dans la surface 6 mais hors de la surface d'analyse 5, et représente par des ronds noirs les centres 7 des zones d'impact 4 situés dans la surface d'analyse 5. La zone d'analyse 5 est hachurée. Le balayage est dit virtuel car le faisceau est éteint pendant les déplacements. Les centres des zones d'impact 4 sont répartis régulièrement sur la surface de balayage 6 en étant séparés par des distances A, horizontalement et verticalement. La distance A est suffisamment petite devant le rayon, r, de chaque zone d'impact pour que le recouvrement des zones d'impact 4 assure une érosion homogène en surface. Le rapport R entre le nombre d'impulsions du fais- ceau primaire dont le centre tombe dans la zone de balayage 6 et le nombre total d'impulsions du faisceau primaire dont le centre tombe dans la zone d'analyse 5 est égal à: R Ss/Sa Pour obtenir le maximum d'informations sur la composition de la surface d'analyse 5, aucune impulsion du faisceau primaire ne doit être envoyée sur la surface d'analyse tant que le laser n'est pas prêt à envoyer une impulsion laser immédiatement après. Dans ces conditions, la vitesse maximale d'érosion est obtenue si la fréquence des impulsions du faisceau primaire en- voyées sur la surface d'analyse est égale exactement à la fré- quence des impulsions lasers. La fréquence des impulsions d'un laser de puissance étant relativement basse, au mieux quelques kilohertz, l'intervalle de temps séparant deux impulsions lasers consécutives est suffisamment long pour permettre I'envoi d'im- pulsions supplémentaires du faisceau primaire. Ces impulsions supplémentaires sont dirigées de telle façon que le centre 7 de la zone d'impact 4 tombe dans la partie périphérique de la sur- face de balayage 6, hors de la surface d'analyse 5. Elles permet- tent d'éroder les parois du cratère, ce qui est nécessaire pour approfondir ensuite le fond plat de ce cratère. Par conséquent, les impulsions du faisceau primaire sont envoyées avec une fréquence constante qui est R fois plus grande que la fréquence des impulsions lasers. Le chemin suivi par le balayage du faisceau primaire est tel que le centre du faisceau primaire.balaye virtuellement la surface de balayage 6, hors de la surface d'analyse 5, pour R-1 impulsions, puis entre dans la zone d'analyse 5 pour la Rième impulsion du faisceau primaire, puis revient hors de]a zone d'analyse 5 pour la (R+ 1)ime impulsion jusqu'au à la (2R-1)ième impulsion, puis retourne dans la zone d'analyse 5 pour la 2Rième impulsion, puis revient hors de la zone d'analyse 5 pour la (2R+l)ième impulsion jusqu'à la (3R-l)ième impulsion, puis va dans la zone d'analyse pour la 3R ème impulsion, puis revient hors de la zone d'ana- lyse 5 pour la (3R*1)tème impulsion, etc..., jusqu'à la fin du balayage de la surface de balayage 6. Puis le chemin du ba- layage est parcouru à nouveau. Le nombre d'étapes du balayage est fixé à 256 x 256, par exemple. L'utilisateur choisit le rapport R en fonction de la plus petite concentration qu'il doit mesurer et en fonction de la profondeur maximale à atteindre. La figure 3 représente un chronogramme des impulsions lasers et des impulsions du faisceau primaire, pour creuser cet exemple de cratère. Les impulsions du faisceau primaire, dont le centre tombe sur la surface d'analyse 5, sont hachurées alors que les impulsions, du faisceau primaire, dont le centre tombe hors de la surface d'analyse 5 sont blanches. Ce chronogramme met en évidence qu'une impulsion laser est envoyée après chaque Ribme impulsion du faisceau primaire, avec un retard td par rapport au début de l'impulsion du faisceau primaire. Il est possible de démontrer que la vitesse d'érosion, exprimée en microns par minute, est proportionnelle à l'intensi- té I du faisceau primaire, à la durée T des impulsions du P P faisceau primaire, à la fréquence f des impulsions lasers; et inversement proportionnelle à l'aire S de la surface d'analyse a 5. L'intensité I et la fréquence f sont limitées par des considé- P rations pratiques et l'aire Sa a une valeur fixée. Pour augmenter la vitesse d'érosion, l'utilisateur a la possibilité d'agir sur la durée T des impulsions du faisceau primaire, mais P alors les concentrations minimales mesurables augmentent, autre- ment dit la sensibilité décroît. En outre, 11 est nécessaire de réserver un certain temps pour le déplacement du faisceau pri- maire, le faisceau primaire devant obligatoirement être éteint pendant son déplacement pour éviter de créer une érosion irrégu- lière et de fausser les mesures. Le dispositif de découpage du faisceau primaire doit donc interrompre parfaitement le faisceau avant son déplacement et ne l'allumer de nouveau que lorsqu'il a atteint, de manière vir- tuelle, la position prédéterminée pour sa surface d'impact. Pen- dant le temps o le faisceau primaire est allumé, le dispositif de découpage ne doit pas non plus provoquer le moindre déplace- ment de la zone d'impact. La figure 4 représente schématiquement un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cet exemple de réalisation comporte: une source d'ions, 11l; un dispositif de transfert de faisceaux, 12; un dispositif 13 de découpage de faisceau; un dispositif 14 de positionnement de faisceau; un dispositif 15 de transfert de faisceaux; un spectromètre de masse 17; un laser 18; et un dispositif de commande 19. Le faisceau primaire 10 est constitué, par exemple, -d'ions d'un gaz rare (Argon ou Xénon) ou d'autres éléments (Gallium, Indium) et sa source est constituée, par exemple, par un duo-plasmatron ou par une source de métal liquide, fournis- sant un courant typique de quelques micro-ampères. Les -ions sont ensuite accélérés à une énergie de quelques kilo-électrons-volts. Lé dispositif 12 de transfert de faisceau comporte au moins quelques éléments de focalisatlon, mais peut comporter en outre un aimant, une ouverture de sélection de masse, et au moins un déviateur électrostatique. Le dispositif 12 doit créer une pupille C dans la ligne de transfert du faisceau, à une position correspondant au centre du dispositif 13 de découpage du faisceau. Le dispositif 13 auto- rise le passage du faisceau primaire vers un échantillon 21, seulement à certains instants bien définis, sous la commande du dispositif de commande 19. Les impulsions du faisceau primaire sortant du dispositif 13 sont ensuite mises en forme et position- nées sur l'échantillon 21, par le dispositif 15 de transfert de faisceau et par le dispositif 14 de positionnement de faisceau. Le dispositif 15 peut comporter, par exemple, une ou plusieurs lentilles, des ouvertures, des stigmateurs, et 'des déviateurs. La pupille réelle C, produite par le dispositif 12 de transfert de faisceau, a une image C' qui est formée à- la surface de l'échantillon 21. Les particules 20 de matériau arraché à l'échantillon 21 sont ionisées par un faisceau laser 22, pulsé, fourni par le laser 18 sous la commande du dispositif 19, puis sont identifiés par le spectromètre de masse 17 qui est lui aussi commandé par le dispositif 19. La figure 5 représente d'une manière plus détaillée le dispositif 13 de découpage du faisceau primaire 10, le disposi- tif 14 de positionnement de ce faisceau et le dispositif 15 de transfert de faisceau, dans un exemple de réalisation. Le disposi- tif 13 comporte deux plaques de déviation électrostatique, 24 et 24', placées de part et d'autre de la pupille C du faisceau 10; et comporte un diaphragme 25, en aval sur le chemin du faisceau 10. Les plaques 24 et 24' reçoivent une différence de potentiel VBB qui provoque une déviation angulaire e. Cette déviation provoque une variation e' de l'angle d'incidence du faisceau 10 à la surfaee de l'échantillon 21. Comme il a été mentionné précé- demment, l'image C' du point C est formée à la surface de l'échantillon 21, par conséquent cette variation e' de l'angle d'incidence n'est accompagnée d'aucun déplacement de la zone d'impact du faisceau à la surface de l'échantillon 21. Lorsque la différence de potentiel VBB est suffisante, l'angle e est suffi- 2 0 sant pour que le faisceau 10 soit intercepté par le diaphragme 25. Le faisceau est alors éteint au point C' sans aucun déplace- ment indésirable. De manière analogue, le faisceau 10 peut être rallumé au point C' sans aucun déplacement. Le dispositif 14 de positionnement du faisceau permet, entre temps, de déplacer le point C' o se forme l'image du point C. Le dispositif 14 comporte une première paire de plaques de déviation électrostatique, 26 et 26', et une seconde paire de plaques de déviation électrostatique, 27 et 27'. La première et la seconde paire de plaques reçoivent respectivement des différen- ces de potentiel VBp et V'Bp pour positionner le faisceau en réalisant le balayage décrit précédemment. Les deux paires de plaques ont des plans de symétrie orthogonaux. de manière à réaliser un positionnement selon deux dimensions. Les différen- ces de potentiel VBp, V'Bp et VBB sont fournies par le disposi- tif de commande 19. Le dispositif 15 est constitué par une 1i simple lentille dans cet exemple. Dans d'autres exemples de réali- sation, le dispositif 14 peut comporter un double déviateur, chaque déviateur comportant deux paires de plaques, situées à une même distance de l'échantillon et orthogonales entre elles. La figure 6 représente des chronogrammes des signaux de commande fournis par le dispositif de commande 19 dans cet exemple de réalisation. Un signal d'horloge, de fréquence f. déclenche les impulsions lasers, avec un retard t'd. Dans cet exemple, le faisceau est transmis par le dispositif de découpage 13 lorsque la différence de potentiel VBB est basse, et il est arrêté lorsque la différence de potentiel VBB est haute. Ce:te tension est périodique, avec une fréquence f.R. Elle est synchro- nisée par le signal de déclenchement. Chaque Rième passage de VBB du niveau bas a un retard fixé, t"d, par rapport au signal de déclenchement. Chaque passage de VBB au niveau bas allume le faisceau primaire pendant une durée T fixée. lèm p Chaque Rieme impulsion du faisceau primaire est envoyée sur la surface d'analyse alors que les auttes impulsions du fais- ceau primaire sont envoyées hors de la surface d'analyse. Celles qui sont envoyées sur la surface d'analyse sont représentées par des hachures alors que les autres sont représentées en blanc. La figure 6 représente un chronogramme de la différence de potentiel VBp. Le chronogramme de la différence de potentiel V'Bp n'est pas représenté car il est semblable. Ce chronogramme de VBp montre qu'après chaque impulsion du faisceau primaire, la différence de potentiel VBp est modifiée pour envoyer la pro- chaine impulsion du faisceau primaire vers une nouvelle posi- tion. Pour les impulsions de rang I à R-1, de rang R+1 à 2R-1, et de rang 2R+1 à 3R-1, la différence de potentiel VBp a des valeurs élevées correspondant à une zone de balayage située hors de la surface d'analyse 5. Pour les impulsions de rang R, 2R, 3R,..., la différence de potentiel Vp a des valeurs basses BP qui correspondent à un balayage à l'intérieur de la zone d'analyse 6. La réalisation d'un dispositif 19 produisant de tels si- gnaux de commande est à la portée de l'Homme de l'Art. Les tensions VBp et V'Bp ont des formes particulières qui peuvent être stockées dans une mémoire, chacune sous la forme d'une suite de valeurs numériques. Ces valeurs sont lues séquentiellement et transformées en une différence de potentiel par un convertisseur numérique-analogique. Deux suites de valeurs différentes sont stockées pour chaque valeur entière du rapport R, car l'utilisateur fait varier la valeur de R en fonc- tion de la sensibilité souhaitée et en fonction de la profondeur maximale à atteindre. REVENDICATIONS 1. Procédé d'analyse d'un échantillon (21) par érosion au moyen d'un faisceau de particules pulsé (23) dit faisceau pri- maire, consistant à: - dévier le faisceau primaire (23) de telle façon que son centre (7) balaye virtuellement l'échantillon (21) sur une sur- face dite surface de balayage (6) pour creuser un cratère à fond plat (2), ce fond plat (2) constituant une surface dite d'ana- lyse (5); - Ioniser, au moyen d'un faisceau laser (22) pulsé, syn- - 10 chronisé avec le faisceau primaire (23), des particules arra- chées à la surface d'analyse (5); - identifier, au moyen d'un spectromètre de masse (17), la nature des particules arrachées à l'échantillon (21) et ionisées; caractérisé ern ce que la fréquence des impulsions du faisceau primaire (23) est Supérieure à la fréquence des impul- sions du faisceau la'er (22); et en ce qu'il consiste à dévier le faisceau primaire (23) de telle façon que son centre (7) balaye une partie de la surface de balayage (6) située hors de la surface d'analyse (5), pendant une majeure partie des inter- valles de temps séparant les impulsions du faisceau laser (22); et qu'il balaye la surface d'analyse (5), pendant une durée cor- respondant à une impulsion du faisceau primaire (23), juste avant chaque impulsion du faisceau laser (22). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à produire les impulsions du faisceau primaire (23) avec une fréquence constante R fois plus élevée que la fréquence des impulsions du faisceau laser (22), R étant un nombre entier supérieur à 1 et égal au rapport entre l'aire sou- haitée pour la surface de balayage (6) et l'aire souhaitée pour la surface d'analyse (5). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour balayer virtuellement l'échantillon (21) il consiste à déplacer virtuellement le faisceau primaire (23) après l'avoir éteint et à l'allumer après immobilisation à sa nouvelle position; et en ce que pour produire les impulsions du faisceau primaire (23), il consiste à découper un faisceau continu (10). 4. Dispositif d'analyse, pour la mise en oeuvre du procé- dé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens (11, 12, 13) pour projeter un faisceau pul- sé de particules (23), dit faisceau primaire, sur un échantillon à analyser (21) afin d'arracher des particules (20) de cet échantillon; des moyens (14) pour dévier le faisceau primaire (33) en fonction d'un signal de commande; - un laser (18) pour projeter un faisceau laser pulsé (22), pour ioniser des particules (20) arrachées à l'échantillon (21); - un spectromètre de masse (17) pour identifier les parti- cules (20) arrachées à l'échantillon (21) et Ionisées - des moyens de commande (19) pour: - - commander les moyens de déviation (14) de telle façon que le centre (7) du faisceau primaire (23) balaye virtuelle- ment sur l'échantillon (21) une surface dite surface de balayage (6), pour creuser un cratère à fond plat, ce fond plat consti- tuant une surface dite d'analyse (5) -- commander les moyens (11 à 13) projetant le fais- ceau primaire (23) pour envoyer ses impulsions avec une fré- quence supérieure à celle des impulsions du faisceau laser (22) et en synchronisme avec ces dernières, de façon à envoyer une impulsion du faisceau primaire (23) juste avant chaque impulsion du faiseeau laser (22) -- commander les moyens de déviation (15) de telle façon que le centre (7) du faisceau primaire (23) balaye virtuelle- ment une partie de la surface de balayage (6), située hors de la surface d'analyse (5), pendant une majeure partie des inter- valles de temps séparant les impulsions du faisceau laser (22), et qu'il balaye virtuellement la surface d'analyse (5) pendant une durée correspondant à une impulsion du faisceau primaire (23), juste avant chaque Impul sion du faisceau laser (22). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour projeter un faisceau pulsé de particules comportent: - une source (11) fournissant un faisceau continu (10) de partieules; - une paire de plaques (24, 24') de déviation électrostati- que, pour dévier le faisceau continu (10) de particules autour d'une pupille (C) de ce faisceau; - un diaphragme (25) pour intercepter toutes les particu- les du faisceau continu (10) lorsqu'elles sont déviées au-delà d'un angle fixé; - des moyens (15) de transfert d'un faisceau, pour for- mer l'image (C') de la pupille (C) sur l'échantillon (21).