Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La microscopie électronique à balayage MEB, est une technique puissante d'observation de la surface des échantillons. Elle peut mettre en valeur la topographie des surfaces non polies. Cette technique est fondée principalement sur la détection des électrons secondaires émergents de la surface sous l'impact d'un très fin faisceau d'électrons primaires qui balaye la surface observée. Elle permet d'obtenir des images ayant une résolution spatiale souvent inférieur à 5 nm et une grande profondeur de champ comparée à des images obtenues par microscopie optique. Les différentes parties de l'instrument seront décrites dans les pages suivantes : les sources d'électrons, la colonne électronique et les détecteurs les plus courants.
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Lire l’articleAuteur(s)
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François Brisset : Ingénieur de recherche CNRS - Université Paris Saclay/CNRS, ICMMO, Orsay
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Jacky Ruste : Précédemment ingénieur sénior à EDF Les Renardières, Moret-sur-Loing
INTRODUCTION
La microscopie électronique à balayage MEB (ou Scanning Electron Microscopy, SEM) est une technique puissante d’observation des échantillons et en particulier 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 faisceau d’électrons primaires qui balaye la surface d’un échantillon et permet d’obtenir des images avec un pouvoir séparateur souvent inférieur à 5 nm, et une grande profondeur de champ.
Le MEB peut aussi utiliser, en complément de l’émission électronique secondaire, d’autres signaux émis par les interactions entre les électrons primaires et l’échantillon : les électrons rétrodiffusés, la diffraction des électrons rétrodiffusés, les électrons absorbés, les électrons transmis au travers d’une lame mince, ainsi que l’émission de photons X, parfois celle de photons proches du visible, etc. Ces interactions sont souvent significatives de la topographie ou de la composition de la surface, ou encore de l’orientation cristalline locale.
L’instrument permet de former un faisceau, très fin (jusqu’au nanomètre), d’électrons accélérés par des tensions réglables de 0,01 à 30 kV, de le focaliser et de le balayer sur la zone de l’échantillon à examiner. Des détecteurs appropriés, détecteurs d’électrons spécifiques (secondaires, rétrodiffusés, etc.), complétés par des détecteurs de photons, ou d’autres, permettent de recueillir des signaux significatifs émis lors du balayage de la surface, et d’en former diverses images alors synchronisées avec le balayage.
Le présent article rappelle la constitution de l’instrument, et les interactions électrons-matière sources d’imagerie. L’article [P 866] précise la formation des images, les sources de contraste, les récents développements de l’instrument, et les diverses applications.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
matériaux Imagerie microscopie électronique Electrons et photons Canon à électrons Colonne
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1986 par Claude LE GRESSUS
- Version archivée 2 de mars 2006 par Henri PAQUETON, Jacky RUSTE
- Version archivée 3 de mars 2013 par Jacky RUSTE
DOI (Digital Object Identifier)
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Sigles, notations et symboles
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5. Glossaire
Cathodoluminescence ; Cathodoluminescence
Analyse spectrale ou d’imagerie d’échantillons non conducteurs, tels que les semi-conducteurs ou les isolants, souvent des roches, émettant dans le visible (de IR à UV). Un détecteur spécifique doit être installé dans la chambre du MEB.
Détecteur BSE ; BSE detector
Détecteur qui se place sous la lentille objectif et se trouve au-dessus de l’échantillon. Il permet de mettre en valeur des contrastes de types chimique, cristallographique ou magnétique.
Détecteur EBSD ; EBSD detector
Caméra qui capte des clichés de diffraction issu de l’échantillon lors du balayage d’une zone de celui-ci. Leurs analyses point par point permet d’obtenir une image de l’orientation cristallographique des grains de l’échantillon.
Détecteur EDS ; EDS detector
Récupère les photons émis lors de l’interaction électrons-matière et permet de déterminer les espèces chimiques présentes dans l’échantillon, et de les quantifier point par point (spectre), ou en imagerie.
Détecteur SE ; SE detector
Détecteur de base d’un MEB, il permet de visualiser la surface d’un échantillon et peut mettre en valeur la topographie de surface. Il est en position latérale.
Détecteurs In-Lens ; In-Lens detector
Détecteurs situés dans la colonne électronique, ils permettent des images de type SE ou BSE, souvent avec une très bonne résolution spatiale.
Détecteur STEM ; STEM detector
Situé sous l’échantillon, et souvent constitué de plusieurs secteurs, il permet une imagerie issue d’échantillons minces, le faisceau électronique traversant l’échantillon.
Détecteur WDS ; WDS detector
Assez rare sur un MEB, à la même finalité que le détecteur EDS, mais analyse les photons selon leur longueur d’onde grâce à des cristaux ; il est alors généralement associé au détecteur EDS pour mettre en valeur un point particulier (identification d’un élément, mise en valeur d’un élément trace, par exemple).
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HEINRICH (K.), HEINRICH (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.) - Coefficient de rétrodiffusion dans de cas d’électrons monocinétiques arrivant sur la cible sous une incidence oblique. - CR acad. Sci., Paris, 268, p. 1526 (1969).
-
(3) - CASTAING (R.) - Advances in electronics and electron physics. - Edts MASSON (C.), NY, Academic Press, p. 317 (1960).
-
(4) - 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).
-
(5) - COLLIEX (C.) - La microscopie électronique. - PUF, Que Sais-Je ? 1045 (1998).
-
(6) - MAGNAN...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Analyse par microfaisceau – microscopie électronique à balayage - ISO TC202 -
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Terminologie - TC202/SC1 -
-
Microanalyse par sonde à électrons - TC202/SC2 -
-
Microscopie analytique à électrons - TC202/SC3 -
-
Microscopie électronique à balayage - TC202/SC4 -
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
GNMEBA : Groupement National de Microscopie Électronique à Balayage et microAnalyses, Ouvrages du groupement disponibles chez EDP Sciences, collection GN-MEBA
Sfmu : Société française des microscopies (plus spécifique à la microscopie électronique en transmission)
SFP : Société Française de Physique
EMAS : European Microbeam Analysis Society
CAZAC : groupe d’utilisateurs Zeiss
CMJ : groupe d’utilisateurs Jeol
GATE : groupe d’utilisateurs Gatan-EDAX
SEMPA : groupe d’utilisateurs FEI
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