Microscopie électronique à balayage - Principe et équipement

La microscopie électronique à balayage MEB (ou Scanning Electron Microscopy , SEM) est une technique puissante d’ observation des échantillons et en particulier de la topographie des surfaces . Elle est fondée principalement sur la détection des électrons secondaires émergents de la surface sous l’impact d’un très fin faisceau d’électrons primaires qui balaye la surface d’un échantillon et permet d’obtenir des images avec un pouvoir séparateur souvent inférieur à 5 nm, et une grande profondeur de champ .

Le MEB peut aussi utiliser, en complément de l’émission électronique secondaire, d’autres signaux émis par les interactions entre les électrons primaires et l’échantillon : les électrons rétrodiffusés, la diffraction des électrons rétrodiffusés, les électrons absorbés, les électrons transmis au travers d’une lame mince, ainsi que l’émission de photons X, parfois celle de photons proches du visible, etc. Ces interactions sont souvent significatives de la topographie ou de la composition de la surface, ou encore de l’ orientation cristalline locale.

L’instrument permet de former un faisceau, très fin (jusqu’au nanomètre), d’électrons accélérés par des tensions réglables de 0,01 à 30 kV, de le focaliser et de le balayer sur la zone de l’échantillon à examiner. Des détecteurs appropriés, détecteurs d’électrons spécifiques (secondaires, rétrodiffusés, etc.), complétés par des détecteurs de photons, ou d’autres, permettent de recueillir des signaux significatifs émis lors du balayage de la surface, et d’en former diverses images alors synchronisées avec le balayage.

Le présent article rappelle la constitution de l’instrument, et les interactions électrons-matière sources d’ imagerie . L’article [P 866] précise la formation des images, les sources de contraste, les récents développements de l’instrument, et les diverses applications.