Présentation
Auteur(s)
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Henri PAQUETON : Ingénieur civil des Mines ; docteur-ingénieur, - Maître de Conférences au service des matériaux industriels du Conservatoire National des Arts et Métiers
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Jacky RUSTE : Ingénieur INSA, docteur-ingénieur, ingénieur senior, - EDF Recherches et Développement, - Centre des Renardières, département Matériaux et Mécanique des Composants
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Lire l’articleINTRODUCTION
Lette seconde partie sur la microscopie électronique à balayage présente la formation des images, les sources de contrastes, les récents développements de l’instrument et les diverses applications.
Comme la source principale du contraste résulte de la grande variation de l’intensité de l’émission électronique secondaire en fonction de l’angle d’incidence du faisceau primaire, l’image courante en électrons secondaires visualise le microrelief de l’échantillon.
Avec un excellent pouvoir séparateur, souvent inférieur à 5 nm, et une grande profondeur de champ, elle permet d’observer finement la topographie de nombreux types de surfaces en génie des matériaux (ruptures, dépôts, surfaces corrodées, échantillons de microstructures révélées par une préparation appropriée,...), en génie des microcomposants électroniques et en biologie.
Les images acquises par balayage, sous forme numérique, se prêtent très facilement au traitement et à l’analyse d’image.
De nombreuses observations complémentaires, fondées sur d’autres contrastes significatifs, sont réalisables sur certains types d’échantillons avec un pouvoir séparateur moindre :
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imagerie de contraste chimique, de contraste cristallin, de contraste magnétique sur des échantillons quasi-plans de nombreux matériaux solides ;
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imagerie en contraste de potentiel et en courant induit pour les semi‐ conducteurs et les microcircuits ;
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microanalyse élémentaire locale par spectrométrie des rayons X ou par repérage de traces élémentaires par cathodoluminescence.
Depuis quelques années, une nouvelle génération d’instruments est venue compléter les microscopes classiques, en permettant de placer les échantillons observés dans un vide partiel peu élevé (microscopes à pression contrôlée et microscopes à chambre environnementale), ce qui a permis d’étendre les possibilités d’observation aux matériaux non conducteurs, à la matière « molle », aux micro-organismes vivants, etc.
Le dossier « Microscopie électronique à balayage » se compose de trois parties :
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Microscopie électronique à balayage- Principe et équipement : Principe et équipement ;
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[P 866] : Images, applications et développements ;
-
: Pour en savoir plus.
VERSIONS
- Version archivée 2 de mars 2013 par Jacky RUSTE
- Version courante de oct. 2024 par François BRISSET, Jacky RUSTE
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Applications
5.1 En génie des matériaux
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Observation des microstructures
La microscopie électronique à balayage permet couramment l’observation à fort grandissement des microstructures des matériaux préparées par polissage et attaque appropriée. Le plus souvent l’attaque métallographique creuse les joints de grains et les interfaces entre phases et/ou dissout différemment chacune des phases et créé donc un micro-relief significatif facilement observable en imagerie aux électrons secondaires. Elle est alors le complément de la microscopie optique pour distinguer très finement les constituants micro-structuraux (figure 22).
L’observation des microstructures est également complétée utilement par l’image en électrons rétrodiffusés, significatifs de contraste chimique entre phases, et/ou parfois par celle en électrons absorbés. Si le pouvoir séparateur est moindre, le contraste est parfois plus intense, plus régulier et plus facilement traitable par traitement et analyse d’images quantitatives.
L’imagerie en électrons rétrodiffusés permet aussi l’observation des microstructures non attaquées : échantillons que l’on ne souhaite pas attaquer pour conserver l’excellente planéité nécessaire à l’amélioration de la qualité de la microanalyse concommittante, échantillons très hétérogènes et difficilement attaquables (ex. : lames planes courantes de roches minérales, sections polies de jonctions hétérogènes ou de substrat recouvert de dépôts très divers).
La microanalyse élémentaire associée par spectrométrie des rayons X qualitative et parfois quantitative complète assez souvent ces observations.
Désormais, avec le matériel spécifique, la pratique de la diffraction des électrons rétrodiffusés EBSD permet de caractériser quantitativement la texture cristalline locale (relations de désorientation entre grains voisins) et en même temps la dimension et orientation des grains de manière quantitative.
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La microfractographie
Le mécanisme de rupture crée très fréquemment un microrelief significatif sur la surface de la cassure. Le MEB est ainsi devenu l’instrument courant essentiel de la microfractographie. Il permet d’observer sur un large domaine d’échelles les microreliefs significatifs...
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