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Microscopie acoustiqueArticle de référence | Réf : P865 v3
Auteur(s) : Jacky RUSTE
Date de publication : 10 mars 2013
Relu et validé le 01 juin 2017
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L'observation du microrelief d'une surface est impossible à fort grandissement avec un microscope optique conventionnel (« photonique »). En effet, le pouvoir séparateur (ou résolution spatiale latérale) est limité à environ 0,2 μm et, au grossissement maximal de 1 500, la profondeur de champ est limitée à environ 1 μm. Tous deux dépendent de la longueur d'onde des rayonnements visibles et de l'ouverture numérique du faisceau et ne peuvent être améliorés. C'est pourquoi s'est développée l'idée de former une image d'un échantillon à partir :
soit d'un faisceau d'électrons suffisamment accélérés pour que la longueur d'onde associée soit inférieure au nanomètre (microscopie électronique en transmission, désignée généralement par le sigle TEM (Transmission Electron Microscopy) ;
soit d'un pinceau d'électrons très fin presque parallèle qui balaye l'échantillon et permet à partir des électrons secondaires émis de former une image point par point (microscopie électronique par balayage, désignée généralement par le sigle SEM (Scanning Electron Microscopy).
Le principe du microscope électronique à balayage, proposé par Manfred Van Ardenne et Max Knoll, a conduit à une première réalisation vers 1938, en Allemagne, à partir d'un microscope en transmission. Le premier microscope électronique à balayage « moderne » pour échantillons massifs a été conçu en 1942 aux États-Unis par Zvorykine et al. Grâce aux progrès successifs de l'optique électronique, de l'électronique, des techniques de visualisation et surtout de la détection des électrons de faible énergie, le premier instrument commercial (Cambridge Mark1) a été commercialisé en 1965. Actuellement en 2005, en Europe, une demi-douzaine de constructeurs propose une large gamme d'appareils aux performances de résolution, de « versatilité » et de confort améliorés.
Couramment, un microscope électronique à balayage (désigné en France par le sigle MEB) permet d'observer la topographie de la surface d'un échantillon massif, en donnant l'impression d'une vision en relief avec :
un pouvoir de résolution latéral de l'ordre de 3 à 10 nm (et même voisin ou inférieur...
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(1) - HEINRICH (K. et 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.) - * - CR acad. Sci., Paris, 268, p. 1526 (1969).
(3) - MAURICE (F.), RUSTE (J.) - Microanalyse. Principes et instrumentations par sonde électronique. - [P 885] (2009).
(4) - CASTAING (R.) - Advances in electronics and electron physics. - 13 Edts MASSON (C.), NY, Academic Press, p. 317 (1960).
(5) - 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).
(6) - SELME (P.) - La microscopie électronique. - PUF, Que sais-je no 1045 (1963).
...
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