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MÉTALLOGRAPHIE Microscopie électronique

Signaux émis sous un faisceau électronique - crédits : Encyclopædia Universalis France

Signaux émis sous un faisceau électronique

Les appareils d' optique électronique – microscope électronique à balayage (M.E.B.), microanalyseur à sonde électronique (M.A.S.E.) et microscope électronique en transmission – occupent une position privilégiée dans le domaine de la caractérisation microstructurale des matériaux en ce sens que chacun d'eux permet d'obtenir sur un même échantillon non seulement des renseignements relatifs à la morphologie et à la répartition des constituants, mais aussi des informations cristallographiques et compositionnelles. Le principe de fonctionnement de tous ces appareils repose sur le fait que, sous le faisceau d' électrons incidents, l'échantillon émet divers signaux électroniques et électromagnétiques suite à l'interaction électrons-matière. L'intensité de ces émissions varie d'un point à l'autre de l'échantillon et apporte une information localisée sur la microstructure, la structure cristallographique et la composition chimique. Historiquement, la distinction entre ces trois appareils et leurs domaines respectifs d'emploi était assez nette :

– le microscope électronique en transmission, dont le premier modèle date des années trente, a été mis au point pour obtenir des images à haute résolution et des diagrammes de diffraction électronique à partir d'échantillons transparents aux électrons incidents ayant une énergie d'une ou quelques centaines de keV (énergie pouvant aller jusqu'à quelques MeV sur certains appareils particuliers à très haute tension) ;

– au début des années 1950, le microanalyseur à sonde électronique a été conçu dans le but d'effectuer des analyses chimiques locales, à l'aide de la spectrométrie des rayons X caractéristiques engendrés dans un petit volume d'un échantillon massif bombardé par un faisceau très fin d'électrons, dont l'énergie peut varier de 1 à 40 keV environ ;

– enfin, au cours des années soixante, la microscopie électronique à balayage a pu se développer grâce à la réalisation de détecteurs efficaces, qui ont permis d'utiliser les électrons secondaires et les électrons rétrodiffusés émis par l'échantillon pour reconstituer une image de la microstructure sur un écran cathodique balayé en synchronisation avec le balayage de l'échantillon par le faisceau électronique.

De nos jours, ces distinctions entre les différents appareils se sont atténuées en raison du développement d'instruments hybrides. Il s'agit notamment, d'une part, de l'adjonction au microscope électronique à balayage et au microscope électronique en transmission de spectromètres X à sélection en énergie et, d'autre part, de l'utilisation de la technique de balayage pour la reconstitution d'images à partir des échantillons transparents étudiés dans un microscope électronique en transmission. Il subsiste cependant une certaine spécialisation des appareils commerciaux, selon que la vocation principale de l'instrument est d'étudier des échantillons massifs ou bien des échantillons transparents aux électrons. Nous examinerons successivement le fonctionnement et le domaine d'application des appareils correspondant à ces deux cas.

Microscopie électronique à balayage sur échantillons massifs

Appareillage

Microscope électronique à balayage - crédits : Encyclopædia Universalis France

Microscope électronique à balayage

La figure montre schématiquement les principaux composants d'un microscope électronique à balayage. Le système d'éclairage de l' échantillon est composé d'un canon à électrons et d'une série de deux ou trois lentilles électromagnétiques qui permettent de former un faisceau d'électrons monocinétiques dont l'énergie, l'intensité et les dimensions peuvent varier au niveau de l'échantillon. Un carré de la surface de l'échantillon à étudier est balayé par le faisceau à l'aide de bobines déflectrices convenablement disposées sur la trajectoire des électrons[...]

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Écrit par

  • : ingénieur en chef à l'Institut de recherches de la sidérurgie française, adjoint au directeur de l'Institut de recherches de la sidérurgie française
  • : ingénieur, chef du service "Métallurgie physique" à l'Institut de recherchede la sidérurgie (Irsid)

Classification

Pour citer cet article

Guy HENRY et Barry THOMAS. MÉTALLOGRAPHIE - Microscopie électronique [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Article mis en ligne le et modifié le 14/03/2009

Médias

Spectrométrie des pertes d'énergie - crédits : Encyclopædia Universalis France

Spectrométrie des pertes d'énergie

Signaux émis sous un faisceau électronique - crédits : Encyclopædia Universalis France

Signaux émis sous un faisceau électronique

Microscope électronique à balayage - crédits : Encyclopædia Universalis France

Microscope électronique à balayage

Autres références

  • ACIER - Technologie

    • Écrit par , , et
    • 14 176 mots
    • 10 médias
    ...cémentite. Mais la superposition de ces deux constituants peut prendre des formes très différentes selon les conditions dans lesquelles ils ont pris naissance. Les structures de l'acier peuvent ainsi être extrêmement variées ; elles sont aisément mises en évidence par les techniques de la métallographie....
  • ARTISANAT DU BRONZE (Gaule préromaine)

    • Écrit par
    • 2 454 mots
    • 1 média
    Pour élucider le mystère de la fabrication des torques torsadés, une étude métallographique a été menée au Laboratoire de recherche des musées de France sur une sélection d'objets provenant de la vallée de l'Aisne . La métallographie est la seule méthode fiable pour déterminer si un alliage est brut...
  • CHARPY GEORGES (1865-1945)

    • Écrit par
    • 187 mots

    Après ses études à l'École polytechnique, Charpy y reste comme préparateur, et passe en 1889 une thèse de chimie sur l'étude des solutions salines.

    C'est au laboratoire central de la Marine, où il entre en 1892 comme ingénieur, qu'il commence à étudier les problèmes métallographiques....

  • CORROSION

    • Écrit par et
    • 5 142 mots
    • 3 médias
    Elles font appel à des techniques très variées. L'examen visuel ou micrographique permet bien souvent de déceler le début du phénomène de corrosion, par exemple l'apparition de piqûres, ou de mettre en évidence sa morphologie.
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