Présentation

Article

1 - SPÉCIFICITÉ DE LA DIFFRACTION DES ÉLECTRONS RAPIDES

2 - TRANSFORMÉES DE FOURIER

3 - INTERACTIONS DYNAMIQUES ENTRE ÉLECTRONS RAPIDES ET MATIÈRE

4 - ASSISTANCE PAR DES LOGICIELS POUR LA DIFFRACTION ÉLECTRONIQUE

5 - MODES DE DIFFRACTION ÉLECTRONIQUE AVEC UNE ONDE PLANE INCIDENTE

6 - ANALYSE DE FOURIER D'IMAGES HAUTE RÉSOLUTION NUMÉRISÉES

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : M4127 v1

Assistance par des logiciels pour la diffraction électronique
Diffraction électronique : illumination parallèle

Auteur(s) : Richard A. PORTIER, Philippe VERMAUT, Bernard JOUFFREY

Date de publication : 10 mars 2008

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RÉSUMÉ

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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ABSTRACT

Matter can be explored at the atomic scale due to the interaction between atoms and an incident radiation of a wavelength comparable or inferior to interatomic distances. Thus, the diffraction of the electrons obtained in practice with an electron microscope provides extremely rich information on crystal. This technique makes high-energy electrons interact with the crystalline potential of a thin specimen. After having briefly described an electron microscope, this article presents the current techniques used for these rapid matter electron interactions. One of their major interest is the very local nature of the information. Indeed, it is possible to obtain sizes of probes of the order of the nanometer.

Auteur(s)

  • Richard A. PORTIER : Groupe de métallurgie structurale (UMR CNRS 7045) - École nationale supérieure de chimie de Paris

  • Philippe VERMAUT : Groupe de métallurgie structurale (UMR CNRS 7045) - École nationale supérieure de chimie de Paris

  • 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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m4127


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4. Assistance par des logiciels pour la diffraction électronique

Il existe de nombreux logiciels de simulation des clichés de diffraction. Nous pouvons citer deux d'entre eux, caractéristiques de deux approches différentes. La diffraction peut être abordée soit, sous un aspect géométrique avec la vérification des conditions de Bragg, soit sous un aspect plus physique avec en plus la résolution des équations différentielles de la diffusion des électrons par un cristal.

  • Dans le premier cas, citons le logiciel Electron Diffraction (figure 14) développé par Morniroli [16]. L'avantage d'une approche géométrique est qu'elle ne demande pas beaucoup de ressources informatiques. Les calculs sont rapides. L'interface est conviviale et l'appréhension du logiciel facile. La simulation du cliché de points consiste en un dessin de la coupe du réseau réciproque. Les indices de chaque nœud sont indiqués. Il est possible d'afficher uniquement les réflexions autorisées ou d'inclure les réflexions interdites. Le logiciel permet également de réaliser la simulation de clichés de diffraction en incluant les lignes de Kikuchi, ou bien de simuler des clichés en faisceau convergent et faisceau convergent à grand angle. Il est agrémenté d'outils permettant de dessiner la structure sous différentes orientations (ce qui permet un contrôle de la structure introduite dans le logiciel), de calculer les distances réticulaires, l'angle entre deux directions ou deux plans, de dessiner des stéréogrammes et enfin d'un outil d'assistance à l'indexation des clichés. Ce dernier, à partir de la description du réseau de taches observé dans le cliché (deux distances mesurées directement sur le cliché, l'angle entre les deux vecteurs de base et une valeur de la longueur de caméra) propose un ensemble de solutions possibles d'orientation du cristal pour la structure envisagée, en fonction des incertitudes sur les distances mesurées et la longueur de caméra.

  • Pour un traitement plus quantitatif du phénomène de diffraction, citons le logiciel JEMS (Java Electron Microscopy Software) développé par Stadelmann de l'École polytechnique fédérale...

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  • Principles of electron optics.

  • Principles of optics.

  • Diffraction. Structure des images.

  • Electron microscopy of thin crystal.

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  • Diffraction Physics.

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