Glossaire
Microscopie électronique à balayage - Images, applications et développements

1 - Images et contrastes

• 1.1 - Contraste topographique en émission électronique secondaire
  Figure 1 - Origine du contraste d'inclinaison en émission électronique secondaire. Les zones bleues représentent les lobes d’émission électronique (intensité et orientation) Figure 2 - Origine du contraste d'ombrage en émission électronique secondaire Figure 3 - Surface de rupture observée à l'aide du détecteur latéral (Everhart-Thornley) en fonction de la polarisation du collecteur
• 1.2 - Contrastes en émission électronique rétrodiffusée
  Figure 4 - Contraste d'arête Figure 5 - Origine du contraste topographique en émission électronique rétrodiffusée. L’angle de collection des électrons de forte énergie est très faible pour le détecteur latéral et est beaucoup plus important pour le détecteur annulaire situé au-dessus de la zone à observer ou pour un détecteur BSE Figure 6 - Structure dendritique de solidification d’un acier inoxydable présentant une précipitation de carbures de tungstène
• 1.3 - Autres contrastes électroniques
  Figure 7 - Observation, en émission électronique rétrodiffusée, du contraste cristallin d’un acier inoxydable austénitique, par canalisation du faisceau primaire. Visualisation d’un contraste d’orientation cristalline Figure 8 - Principe d’un système EBSD Figure 9 - Obtention d’un diagramme de bandes de diffraction (pseudo-Kikuchi) Figure 10 - Diagrammes de diffraction en EBSD Figure 11 - Origine des contrastes magnétiques de type I et II Tableau 1
• 1.4 - Imageries complémentaires à partir d’autres détecteurs
  Figure 12 - Observations en mode transmis dans un MEB. Nanoparticules de type CN-CrNiC cœur/coquille Figure 13 - Observation en mode cathodoluminescence d’une scapolite et d’une géode (GeoRessources Nancy) Figure 14 - Image de répartition du silicium dans une structure dendritique de solidification d’un acier, obtenue par spectrométrie de rayons X et montrant qualitativement la ségrégation du silicium

2 - Résolution spatiale et profondeur de champ

• 2.1 - Pouvoir séparateur
• 2.2 - Grandissement
  Figure 15 - Variation du grandissement optimal en fonction du diamètre de la sonde électronique (ou de la résolution)
• 2.3 - MEB et métrologie
  Figure 16 - Paire stéréographiques d’un échantillon fracturé et schéma de principe (ONERA) Figure 17 - Reconstruction 3D et profil d’élévation
• 2.4 - Profondeur de champ
  Figure 18 - Profondeur de champ en microscopie électronique à balayage

3 - Préparation d’échantillon

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

4 - Développements en microscopie électronique à balayage

• 4.1 - 4.1 Observation à basse tension
  Figure 19 - Principe de réduction de la tension « d’atterrissage » par polarisation de l’échantillon Figure 20 - Exemple d’image de cristaux isolants (analogue de bleu de Prusse) acquis à 1 kV Figure 21 - Exemples d’inversion de contraste en émission électronique secondaire en fonction de la tension dans un transistor à effet de champ (document P. Buffat, EPFL) [1]
• 4.2 - Microscopes à pression contrôlée et à chambre environnementale
  Figure 22 - Diagramme d’état de l’eau. Plage et pression maximale de fonctionnement de chaque type de microscope Figure 23 - Colonne de microscope électronique à balayage à chambre environnementale (modèle « historique » d’Electroscan) Figure 24 - Principe du détecteur « gazeux » (GESD) utilisé dans les microscopes à chambre environnementale Figure 25 - Observation à 10 kV dans un microscope à chambre environnementale, de deux fibres de laine de verre accolées, sous une pression partielle de 700 Pa (5 torr) (document EDF) Figure 26 - Porte-échantillon « Wet-SEM » permettant d’observer en mode « pression contrôlée » dans un microscope conventionnel (document QuantomiX)
• 4.3 - Microscopes à double colonne (FIB)
  Figure 27 - Principe d’un microscope à double colonne (modèle CrossBeam de Zeiss) Figure 28 - Exemple de microscope « double colonne » (modèle DualBeam de FEI) Figure 29 - Point de focalisation commun des colonnes électronique et ionique dans les microscopes à double colonne Figure 30 - Images FIB (doc. Christophe Lehrer, Institut Fraunhofer) Figure 31 - Reconnexion par dépôt métallique de deux lignes électriques d’un circuit (document Christophe Lehrer, Institut Fraunhofer) Figure 32 - Visualisation après reconstruction 3D de fissures (en bleu) dans la couche d’oxyde en surface d’un alliage de zirconium (en rouge) (document EDF R) Figure 33 - Exemple d’application du microscope FIB à la préparation de lames minces pour la microscopie électronique en transmission (document EDF R)
• 4.4 - Microscopes « de table »
  Figure 34 - Exemple de MEB de table (document Hitachi)

5 - Applications

• 5.1 - Génie des matériaux
  Figure 35 - Observation d’une microstructure perlitique d’un acier Figure 36 - Observation d’une surface de rupture fragile intergranulaire d’un acier Figure 37 - Observation d’une surface grenaillée d’un alliage de titane Figure 38 - Observation d’une surface corrodée : laiton fortement corrodé Figure 39 - Observation d’un cristal de zéolithe dans un microscope à chambre environnementale
• 5.2 - Génie électronique
  Figure 40 - Observation d’un contact électrique dans un microcircuit électronique
• 5.3 - Génie biologique
  Figure 41 - Observation par microscopie à chambre environnementale d’objets biologiques

6 - Conclusion

7 - Glossaire

8 - Sigles