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RÉSUMÉ
La microscopie électronique à balayage MEB, ou « Scanning Electron Microscopy » SEM, est une technique puissante d'observation de la topographie des surfaces. Cette technique est fondée principalement sur la détection des électrons secondaires émergents de la surface sous l'impact d'un très fin pinceau d'électrons primaires qui balaye la surface observée. Elle permet d'obtenir des images avec un pouvoir séparateur souvent inférieur à 5 nm et une grande profondeur de champ. Les différentes parties de l'instrument sont décrites : les sources d'électrons, la colonne électronique et les différents détecteurs.
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Jacky RUSTE : Ingénieur INSA - Docteur ingénieur senior EDF
INTRODUCTION
La microscopie électronique à balayage MEB (ou « Scanning Electron Microscopy » SEM) est une technique puissante d'observation de la topographie des surfaces. Elle est fondée principalement sur la détection des électrons secondaires émergents de la surface sous l'impact d'un très fin pinceau d'électrons primaires qui balaye la surface observée et permet d'obtenir des images avec un pouvoir séparateur souvent inférieur à 5 nm et une grande profondeur de champ.
La MEB utilise, en complément, les autres interactions des électrons primaires avec l'échantillon : émergence des électrons rétrodiffusés, absorption des électrons primaires, ainsi que l'émission de photons X et parfois celle de photons proches du visible. Chacune de ces interactions est souvent significative de la topographie et/ou de la composition de la surface.
L'instrument permet de former un pinceau quasi parallèle, très fin (jusqu'à quelques nanomètres), d'électrons fortement accélérés par des tensions réglables de 0,1 à 30 kV, de le focaliser sur la zone à examiner et de la balayer progressivement. Des détecteurs appropriés, détecteurs d'électrons spécifiques (secondaires, rétrodiffusés, parfois absorbés…), complétés par des détecteurs de photons, permettent de recueillir des signaux significatifs lors du balayage de la surface et d'en former diverses images significatives.
Le présent article [P 865] rappelle les interactions sources d'imagerie et la constitution de l'instrument courant. L'article [P 866] précise la formation des images, les sources de contrastes, les récents développements de l'instrument et les diverses applications.
Cet article correspond à la mise à jour de l'article écrit par Henri PAQUETON et Jacky RUSTE en 2006.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1986 par Claude LE GRESSUS
- Version archivée 2 de mars 2006 par Henri PAQUETON, Jacky RUSTE
- Version courante de sept. 2024 par François BRISSET, Jacky RUSTE
DOI (Digital Object Identifier)
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4. Conclusion
Si durant de nombreuses années, la microscopie électronique à balayage a connu peu de bouleversements importants, le développement depuis une quinzaine d'années des canons à émission de champ (principalement par émission Schottky) a modifié considérablement la technique. Le développement de nouveaux concepts de colonnes électroniques et de nouveaux détecteurs a permis d'étendre les possibilités de ces microscopes, en particulier au niveau de la résolution en imagerie mais aussi dans les capacités d'observation à basse et très basse tension. En contrepartie l'interprétation des contrastes est devenue souvent plus compliquée, les émissions électroniques secondaires et rétrodiffusées ne suivant plus à basse tension les mêmes règles qu'aux tensions plus élevées (cf. [P 866], § 4.1). En parallèle, l'introduction de l'informatique a permis d'automatiser un certain nombre de réglages, de les rendre plus facile et de permettre également un traitement des images désormais numériques.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HEINRICH (K. et J.) - X-rays optics and microanalysis. - Édts CASTAING (R.), DESCHAMPS (R.) et PHILIBERT (J.), Hermann Paris, p. 159 (1966).
-
(2) - ARNAL (F.), VERDIER (P.), VINCINSINI (P.D.) - * - CR acad. Sci., Paris, 268, p. 1526 (1969).
-
(3) - MAURICE (F.), RUSTE (J.) - Microanalyse. Principes et instrumentations par sonde électronique. - [P 885] (2009).
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(4) - CASTAING (R.) - Advances in electronics and electron physics. - 13 Edts MASSON (C.), NY, Academic Press, p. 317 (1960).
-
(5) - EVERHART (I.F.), THORNLEY (R.F.M.) - Wide band detector for micro-ampere low energy electrons currents. - J. Sci. Inst., st, 37, p. 246-248 (1960).
-
(6) - SELME (P.) - La microscopie électronique. - PUF, Que sais-je no 1045 (1963).
-
...
ANNEXES
GNMEBA : deux réunions annuelles, une réunion thématique au printemps et une réunion pédagogique en décembre à Paris et tous les 5-6 ans une école d'été (la dernière a eu lieu en 2012 à Lille) http://www.gn.meba.org
EMAS : congrès européen tous les 2 ans et un colloque régional tous les 2 ans en alternance http://www.emas-web.net
SFmu : réunion bisannuelle. http://www.sfmu.org
HAUT DE PAGE
ISO TC202 Analyse par microfaisceau – microscopie électronique à balayage :
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TC202/SC1 : terminologie
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TC202/SC2 : la microanalyse par sonde électronique
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TC202/SC4 : la microscopie électronique à balayage.
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