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RÉSUMÉ
La microscopie électronique en transmission est basée sur l'interaction des électrons avec la matière qui entraîne une distribution non uniforme de l'intensité du faisceau sur la face de sortie de la lame mince. Cependant, cette non-uniformité ne permet pas, en général, d'obtenir une image avec un contraste suffisant. Pour avoir des images exploitables, il faut seulement sélectionner une partie du faisceau d'électrons à l'aide d'un diaphragme. Le contraste est donc créé par les manipulations de l'opérateur et dépend du processus opératoire.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Miroslav KARLÍk : Czech Technical University in Prague
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Bernard JOUFFREY : École Centrale Paris
INTRODUCTION
Ce dossier traite, de manière pratique, de la formation de l'image globale en microscopie électronique en transmission (MET), qui est obtenue de différentes manières. Le point essentiel concerne la position du diaphragme, dit de contraste, qui se trouve dans le plan focal de la lentille objectif. Les différents types de contraste, notamment de diffraction, d'interférences (contraste de phase), en Z (utilisé en STEM, microscopie électronique à balayage en transmission) sont répertoriés dans ce texte.
L'énergie des électrons, la qualité de la source (émission de champ, cathode émissive en LaB6 …) sont également primordiales. La correction des aberrations de l'objectif, notamment l'aberration sphérique, permet d'améliorer fortement la résolution, puisqu'elle peut être maintenant meilleure que le dixième de nanomètre (elle peut atteindre 0,05 nm).
Il est montré que le contraste d'une image est profondément relié aux diverses réflexions qui constituent le diagramme de diffraction (par exemple dans l'étude des précipités).
Le mode haute résolution (contraste d'interférences) permet d'observer l'image dite de structure qui, selon la résolution du microscope, révèle des colonnes ou des petits ensembles de colonnes atomiques. Dans cette approche, les défauts cristallins peuvent être observés et leurs caractéristiques déterminées, mais en prenant également quelques précautions qui dépendent du niveau d'information désiré. L'utilisation de codes de simulations des images est devenue indispensable.
Le dossier aborde rapidement l'holographie qui permet, par exemple, d'étudier des répartitions de potentiel électrique dans des coupes minces de transistors.
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5. Contraste de phase
Les effets d'interférences (les effets de phase) sont à la base de la formation des images en résolution atomique ou en holographie électronique. On utilise un grand diaphragme de contraste qui laisse passer plusieurs faisceaux (figure 1 b ) et l'image résulte de leur interférence. Les ondes diffractées sont déphasées de π/2 par rapport à l'onde incidente. Cependant, en défocalisant l'objectif (sous-focalisant, c'est-à-dire en focalisant au-dessus de l'objet d'une quantité précise), on introduit dans les faisceaux diffractés un déphasage supplémentaire de π/2 par rapport au faisceau transmis, qui va compenser le déphasage dû à l'aberration de sphéricité. C'est à cette défocalisation, appelée défocalisation de Scherzer, que la périodicité du réseau cristallin apparaît dans le contraste de l'image. On est dans les conditions pour obtenir une image de la structure (structure image). La formation d'une image en microscopie électronique à haute résolution (High Resolution Electron Microscopy – HREM) se fait en deux étapes :
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interaction des ondes électroniques avec le cristal ;
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transfert de l'onde à la sortie du cristal par le microscope.
La théorie est détaillée dans de nombreux ouvrages [1] [2] [3] [4] [5].
5.1 Aspects pratiques de la résolution...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - REIMER (L.) - Transmission Electron Microscopy. - 3rd ed., Springer Series in Optical Sciences, vol. 36, Springer-Verlag, Berlin, 545 p. (1993).
-
(2) - WILLIAMS (D.B.), CARTER (C.B.) - Transmission Electron Microscopy. - Plenum Press, New York, 729 p. (1996).
-
(3) - SPENCE (J.C.H.) - High-Resolution Electron Microscopy. - 3rd ed., Oxford Univ. Press, New York, 401 p. (2003).
-
(4) - JOUFFREY (B.), BOURRET (A.), COLLIEX (C.) - Microscopie électronique en science des matériaux. - École d'été CNRS, Bombannes (1981).
-
(5) - EPICIER (T.), THIBAULT (J.) - Microscopie Électronique à Haute Résolution. - Dans J.P. MORNIROLLI (Ed.) Microscopie des défauts cristallins, École thématique, St Pierre d'Oléron, Société Française des Microscopies, p. 229-277 (2001).
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(6) - KARLÍK...
1 À lire également dans nos bases
PAQUETON (H.), RUSTE (J.) - Microscopie électronique à balayage. Principe et équipement - [P 865]. Base « Technique d'analyse » (2006).
JOUFFREY (B.), PORTIER (R.A.) - Diffraction des métaux et alliages. Interactions particules-matière - [M 4 125]. Base « Étude et propriétés des métaux » (2007).
JOUFFREY (B.), PORTIER (R.A.) - Diffraction des métaux et alliages : conditions de diffraction - [M 4 126]. Base « Étude et propriétés des métaux » (2007).
KARLÍK (M.), JOUFFREY (B.) - Étude des métaux par microscopie électronique en transmission (MET). Microscope, échantillons et diffraction - [M 4 134]. Base « Étude et propriétés des métaux » (2008).
KARLÍK (M.), JOUFFREY (B.) - Étude des métaux par microscopie électronique en transmission (MET). Analyse chimique - [M 4 136]. Base « Étude et propriétés des métaux » (2008).
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