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EnglishRÉSUMÉ
L'exploration de la matière peut se faire à l'échelle atomique grâce à l'interaction entre les atomes et un rayonnement incident, de longueur d'onde comparable ou inférieure aux distances interatomiques. Ainsi, la diffraction des électrons obtenue en pratique avec un microscope électronique délivre des informations d’une grande richesse sur le cristal. Cette technique fait interagir des électrons de haute énergie avec le potentiel cristallin d'un spécimen mince. Après une description sommaire d’un microscope électronique, cet article aborde les techniques utilisées à ce jour dans ces interactions matière et électrons rapides. Un de leur intérêt majeur est le caractère très local de l'information. En effet, il est possible d'obtenir des tailles de sonde de l’ordre du nanomètre.
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Richard A. PORTIER : Groupe de métallurgie structurale (UMR CNRS 7045) - École nationale supérieure de chimie de Paris
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Philippe VERMAUT : Groupe de métallurgie structurale (UMR CNRS 7045) - École nationale supérieure de chimie de Paris
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Bernard JOUFFREY : Laboratoire MSS-Mat (UMR CNRS 8579) - École Centrale de Paris
INTRODUCTION
Après avoir détaillé les caractéristiques de l'interaction rayonnement-matière et souligné les différences entre le rayonnement électronique, les rayons X et les neutrons dans les dossiers [M 4 125] et [M 4 126], nous allons nous intéresser à la diffraction des électrons obtenue en pratique avec un microscope électronique. Il s'agit donc d'électrons de haute énergie qui interagissent fortement avec le potentiel cristallin d'un spécimen mince dans des situations expérimentales différentes permises par la grande souplesse des conditions d'illumination que l'on peut obtenir avec un microscope moderne.
En premier lieu, à partir d'une description sommaire du principe de base d'un microscope électronique, nous verrons comment se réalisent les conditions de diffraction à l'infini (diffraction de Fraunhoffer [M 4 126]. De ce fait, il sera hautement formateur d'examiner la correspondance « géométrique » entre un objet bidimensionnel connu et son diagramme de diffraction obtenu en en réalisant la transformation de Fourier. Ensuite, nous examinerons les différents modes opératoires pour acquérir l'information dans l'espace réciproque [M 4 125], après avoir sommairement signalé la conséquence fondamentale liée à la diffraction des électrons rapides.
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7. Conclusion
Nous avons tenté de montrer dans cet article la richesse de l'information sur le cristal obtenue par des techniques de diffraction électronique. Nous nous sommes limités aux cas pour lesquels les électrons incidents constituent un faisceau parallèle, donc sont décrits par une onde plane. Un intérêt majeur de ces techniques est le caractère très local de l'information. Il est en effet possible d'obtenir des tailles de sonde sur la face d'entrée du spécimen, dont le diamètre est de l'ordre du nanomètre. Néanmoins, il convient de prendre garde à l'étalement du faisceau lors de la traversée du spécimen qui conduit l'information à provenir d'un volume de matière plus important que celui du cylindre dont la section est la taille de la sonde.
D'autres techniques de diffraction des électrons rapides sont réalisables en microscrope électronique. Le faisceau incident est conique et formé de l'ensemble des ondes planes dont le vecteur incident est inclus dans le cône d'illumination. Ce sont les techniques de diffraction en faisceau convergent. Une nouvelle technique très prometteuse est la diffraction en mode précession. Cette fois, le diagramme de diffraction est constitué par l'accumulation d'un ensemble de diagrammes, chacun associé à une onde incidente plane, mais l'ensemble de ces vecteurs d'onde décrivant la surface d'un cône. La description de ces techniques fait l'objet de l'article [M 4 128].
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BIBLIOGRAPHIE
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(7) - COWLEY (J.M.) - Diffraction...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
(liste non exhaustive)
Electron Diffraction http://www.univ-lille1.fr/lmpgm/Logiciel_JPMorniroli.htm
JEMS http://cimewww.epfl.ch/people/stadelmann/jemswebsite/jems.html
CrystalMaker http://www.crystalmaker.com/
CaRine http://carine.crystallography.pagesperso-orange.fr/
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