Microscope electronique a balayage

Résumé du document

La microscopie électronique à balayage (MEB) est une technique de microscopie basée sur le principe des interactions électrons-matière. Un faisceau d'électrons balaie la surface de l'échantillon à analyser qui, en réponse, réémet certaines particules. Différents détecteurs permettent d'analyser ces particules et de reconstruire une image de la surface. Le MEB constitue une réelle progression dans l'imagerie car il permet des grossissements jusqu'à 20000 fois, soit une résolution de 20 nm ! Le microscope est présenté en détail dans une première partie ; dans une seconde, on analyse les différents rayonnements qui en sont issus. Enfin, la microsonde de Castaing est étudiée.

Extraits

[...] Schéma du microscope électronique à balayage La qualité des images obtenues en microscopie électronique à balayage dépend de la qualité de l'échantillon analysé. Celui-ci doit être absolument propre, si possible plat et doit conduire l'électricité afin de pouvoir évacuer les électrons. Toutes ces conditions imposent donc un travail préalable de découpe et de polissage. Les échantillons isolants doivent en plus être recouverts d'une fine couche de carbone ou d'or. Suite au bombardement électronique primaire, on obtient quatre types de réponse de la matière : électrons secondaires, électrons retro-diffusés, électrons Auger et photons X. [...]

[...] Néanmoins, la microsonde électronique ne peut pas analyser les éléments légers dont la masse est inférieure à celle du bore. Les échantillons doivent aussi avoir des surfaces extrêmement plates afin d'avoir des résultats optimaux. Enfin, la métallisation des échantillons au carbone interdit son analyse. Il est aussi important de prendre des précautions quant à l'analyse des alcalins qui diffusent sous le faisceau, entraînant une possible sous-estimation de leur teneur. Enfin, il est difficile d'analyser avec précision les éléments en traces dont les teneurs sont inférieures à quelques milliers de ppm. [...]

[...] La calibration doit être bien choisie afin de s'affranchir un maximum de ces problèmes d'effet de matrice. Elle doit être la plus proche possible du milieu chimique de l'échantillon. Ainsi pour un échantillon de Fe2O3 et PbO mélangés, on ne prend pas le fer pur comme calibration mais bien Fe2O3. Avantages et limitations La méthode est tout d'abord non destructive, ce qui permet de réutiliser l'échantillon pour d'autres caractérisations, elle est également facile à mettre en œuvre (une simple section polie à faire). [...]

[...] Le faisceau balayant l'écran, on peut même dresser une cartographie chimique. On obtient le spectre ci-dessous. L'ordinateur contient une base de données avec pour chaque élément les énergies et les intensités des raies qu'il produit, en superposant les deux on trouve quels éléments sont présents. C'est en cela que l'on peut dire que la microscopie électronique à balayage est une analyse qualitative. Cette analyse possède quelques limites. Elle n'est pour le moment pas adaptée aux matériaux organiques qui sont trop légers. [...]

[...] Cet électron périphérique se retrouve à son tour éjecté et peut être récupéré par un détecteur. Les électrons Auger possèdent une très faible énergie et sont caractéristiques de l'atome qui les a émit. Ils permettent ainsi d'obtenir des informations sur la surface de l'échantillon ainsi que sur le type de liaison chimique. Les électrons Auger sont l'objet d'une technique d'imagerie spécifique : la spectrométrie Auger. Photons X Description L'impact des électrons ionise les atomes. La désexcitation se produit avec émission de photons X. [...]