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Article

1 - IMAGES ET CONTRASTES

2 - RÉSOLUTION SPATIALE ET PROFONDEUR DE CHAMP

3 - PRÉPARATION D’ÉCHANTILLON

  • 3.1 - Matériaux métalliques
  • 3.2 - Matériaux non métalliques
  • 3.3 - Échantillons biologiques

4 - NOUVEAUX DÉVELOPPEMENTS EN MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE À BALAYAGE

5 - APPLICATIONS

6 - CONCLUSIONS

7 - PERSPECTIVES

| Réf : P866 v1

Nouveaux développements en microscopie électronique à balayage
Microscopie électronique à balayage - Images, applications et développements

Auteur(s) : Henri PAQUETON, Jacky RUSTE

Date de publication : 10 mars 2006

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Auteur(s)

  • Henri PAQUETON : Ingénieur civil des Mines ; docteur-ingénieur, - Maître de Conférences au service des matériaux industriels du Conservatoire National des Arts et Métiers

  • 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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INTRODUCTION

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 :

  • imagerie de contraste chimique, de contraste cristallin, de contraste magnétique sur des échantillons quasi-plans de nombreux matériaux solides ;

  • imagerie en contraste de potentiel et en courant induit pour les semi‐ conducteurs et les microcircuits ;

  • 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.

Nota :

Le dossier « Microscopie électronique à balayage » se compose de trois parties :

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-p866


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4. Nouveaux développements en microscopie électronique à balayage

Pendant de nombreuses années, des progrès constants ont été accomplis dans la conception et la fabrication des microscopes électroniques à balayage :

  • pour améliorer la résolution spatiale : en réduisant les aberrations des lentilles électroniques, en améliorant le rendement des détecteurs et en améliorant la brillance des canons à électrons tout en réduisant les coûts ;

  • pour adapter son usage à l’industrie des composants électroniques : chambres « objet » appropriées, optimisation du fonctionnement à basse tension ;

  • pour faciliter le pilotage par l’informatisation ;

  • pour intégrer dès la conception la numérisation des images acquises.

Plus récemment, de nouvelles applications se sont développées à partir d’appareillages particuliers :

  • l’utilisation automatique et méthodique de la diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) ;

  • l’amélioration des observations des échantillons non conducteurs sans métallisation par la mise au point de :• 

    • microscopes électroniques à canon à émission de champ,

    • • microscopes électroniques à pression variable et à chambre « environnementale ».

4.1 Observation à basse tension des échantillons non conducteurs

Lorsque les échantillons sont peu altérés par le vide, une imagerie en électrons secondaires peut être obtenue de diverses façons.

• Avec un microscope courant, les images formées à basse tension (1 kV) restent de faible résolution spatiale, car le pinceau électronique incident est alors de diamètre assez large.

• Avec un microscope équipé d’un canon à émission de champ, qui permet d’obtenir un pinceau plus fin et plus intense, il est possible de former des images de meilleure résolution à plus basse tension (moins de 2,5 nm à 1 kV). Une technique récente permet d’améliorer encore la finesse du pinceau : on utilise une accélération élevée (par exemple 10 kV) le long de la colonne électronique et on ne ralentit les électrons qu’à l’approche de l’échantillon. Ces pratiques sont très utiles...

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