Rappels sur les interactions électron-matière
Microscopie électronique à balayage - Principe et équipement

Lorsqu'un faisceau électronique d'énergie E₀ pénètre dans un échantillon solide, il subit un certain nombre d'interactions, élastiques et inélastiques. Les interactions inélastiques provoquent une perte progressive de son énergie, pour une grande part par transfert aux électrons des orbitales atomiques et pour une moindre part par perte radiative lors de l'interaction avec le noyau (le rayonnement de freinage appelé encore souvent Bremsstrahlung suivant le terme allemand historique). Les interactions élastiques, principalement avec le noyau, induisent en outre des variations plus ou moins brutales de la direction des électrons incidents (« diffusion »). La résultante de ces interactions induit pour chaque électron une « trajectoire électronique », de longueur finie et de forme aléatoire.

Par simulation numérique, suivant une méthode de Monte Carlo qui modélise les chocs aléatoires de l'électron incident avec les atomes de la cible, il est possible de visualiser des exemples de ces trajectoires (figure 2).

Ces interactions conduisent globalement, comme le schématise la figure 3 aux émissions suivantes :

• une émission électronique rétrodiffusée, constituée d'électrons primaires qui, après avoir subi un certain nombre de chocs élastiques avec les noyaux atomiques et inélastiques avec les électrons orbitaux, retrouvent la surface et ressortent de la cible (avec une énergie plus ou moins proche de E₀) ;

• une émission électronique secondaire, de faible énergie (typiquement de l'ordre de 10 eV) : celle-ci résulte soit de l'émergence d'électrons primaires très fortement ralentis par des chocs inélastiques, soit plus généralement de l'éjection d'électrons (principalement de valence) arrachés aux atomes par ionisation ;

• une émission d'électrons Auger, due à un mécanisme de désexcitation Auger après ionisation et constituée d'électrons d'énergie caractéristique (c'est-à-dire caractéristique de l'élément chimique excité) ;

• un courant d'électrons absorbés, principalement constitué des électrons primaires qui ne se sont pas échappés et qui sont généralement évacués vers la masse ; mais...