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La Microscopie Electronique
L’homme établit sa connexion principale au monde extérieur grâce à son sens de la vue. "
La vision a joué un rôle prépondérant dans le développement de toutes les sciences expérimentales, et principalement de celles qui sont fondées sur l’observation.
RAPPEL SUR LA VISION
L'œil a ses limites...
Bien que l’œil soit doté de facultés remarquables, il ne permet qu’un accès restreint à l’univers, car il est soumis aux limites imposées par sa taille, que ce soit pour explorer l’immensité de l’univers ou pour observer les plus infimes détails de la matière. Au début du XVIIe siècle, l’utilisation des premiers outils optiques a révolutionné la manière dont nous percevons notre environnement. En effet, grâce à eux, il est devenu possible d’agrandir et d’observer des images d’objets jusque-là inaccessibles, ce qui a considérablement étendu la portée de nos capacités d’observation. Cependant, cela ne modifia pas fondamentalement notre vision qui nous permet de percevoir la forme des corps, leur couleur, leur position relative et, aussi, ce que l'on appelle communément leur détail, c'est-à-dire les différences discernables dans l'aspect de points voisins.
Au-dessous d'une certaine limite, les points ne sont plus perçus comme séparés : on a atteint la limite de l'acuité visuelle.
En se rapprochant progressivement de l'objet observé, l'œil parvient à y distinguer des points de plus en plus voisins, c'est-à-dire que des détails de plus en plus petits deviennent discernables, mais au-dessous d'une certaine distance, la vision devient confuse : c'est la distance minimale de vision distincte, qui est de l'ordre de 25 cm chez un adulte normal. À cette distance, l’œil peut clairement discerner deux points écartés de moins d’un dixième de millimètre (0,75 mm).
Ce qui compte donc, pour une vision précise, c’est l’angle sous lequel ces points sont perçus. Or, plus on se rapproche du sujet, plus les angles deviennent grands, jusqu’à ce que notre capacité d’accommodation oculaire atteigne ses limites.
Dépasser les limites de l'œil...
Pour distinguer des détails de plus en plus petits, il est nécessaire de recourir à des instruments d’optique, la loupe ou le microscope.
Ils ont la capacité d’agrandir l’apparence des objets observés. L’observation se fait alors à travers le système optique qui crée une image virtuelle de l’objet en prolongeant les rayons lumineux émis par l’instrument. Le rapport apparent, entre le diamètre de l'image virtuelle et celui sous lequel l’œil nu voit l'objet à la distance minimale de vision distincte et appelée grossissement.
Quelle est la différence principale entre un
microscope optique et un microscope électronique ?
Les microscopes optiques et les microscopes électroniques se distinguent par la source d’éclairage qu’ils utilisent. Les microscopes optiques utilisent la lumière et les microscopes électroniques utilisent des électrons. La longueur d'onde de la source d'illumination contribue à la résolution.Université d’Hawaï, Cappuccino, JS et Sherman, N., Benjamin/Cummings Science Publishing.)La microscopie électronique à balayage (MEB) visualise les détails à la surface des cellules et des particules et offre une très belle vue 3D. D’autre part il peut fournir des informations sur la chimie de l’échantillon.
MEB ET MET...
Le MEB
Les microscopes électroniques à balayage s’appuient sur un ensemble de lentilles électroniques et de bobines pour balayer le faisceau sur l’échantillon selon un motif en grille et collecter les électrons diffusés. schéma.
Dans un microscope électronique à balayage, un faisceau d’électrons balaye la surface d’un échantillon. L’interaction entre les électrons et la matière génère différents types d’émissions. Les électrons secondaires servent à visualiser la surface de l’échantillon, offrant ainsi un contraste topographique. Quant aux électrons rétrodiffusés, ils produisent une image présentant un contraste chimique sur une surface plane. Les photons X permettent l’analyse chimique en spectroscopie par dispersion d’énergie (ED).
Le MET
Le principe de la microscopie électronique à transmission (MET), comme son nom l'indique, consiste à utiliser les électrons transmis, c'est-à-dire ceux qui traversent l'échantillon avant d'être collectés.La microscopie électronique à transmission (MET) est fondamentalement similaire au microscope optique composé, car elle envoie un faisceau d'électrons à travers une tranche très fine de l'échantillon. La limite de résolution actuelle est d'environ 0,04 nanomètre, soit X 1 200 000.Actuellement, la résolution ponctuelle la plus élevée obtenue en microscopie électronique à transmission haute résolution est d'environ 0,5 ångströms (0,050 nm) . À ces petites échelles, il est possible de distinguer les atomes individuels d'un cristal et les défauts.
Le contrôle du faisceau électronique
Ce système est composé de lentilles et de bobines électromagnétiques situées dans la colonne du microscope et contrôlant la taille, la forme et la position du faisceau d'électrons à la surface de l'échantillon. Les lentilles électromagnétiques sont formées par le passage d'un courant électrique dans des bobines de fils de cuivre pour induire un champ magnétique.
Lentille du condenseur
Cette lentille régule la dimension du faisceau électronique en le concentrant en un point précis grâce à sa capacité de focalisation, puis elle permet au faisceau de se dilater avant qu’il ne soit à nouveau concentré par la lentille d’objectif vers le bas sur l’échantillon.
Bobines de trame (bobines de déviation)
Le faisceau traverse deux ensembles de bobines de balayage magnétique pour un balayage du faisceau dans les directions X et Y. Le grossissement est contrôlé en modulant la zone balayée, plus la zone est petite, plus le grossissement est important.
Objectif
L'objectif focalise le faisceau sur un point précis de l'échantillon. Ce quii est nécessaire pour obtenir une image parfaitement nette.
Détection de signal
L'interaction entre le faisceau d'électrons primaire et l'échantillon génère une multitude de types de signaux : électrons rétrodiffusés (ESR), électrons secondaires (ES), rayons X, électrons Auger et cathodoluminescence . Les informations topographiques sont obtenues grâce aux signaux ESR et ES.
Détecteur d'électrons secondaires (SE)
Le détecteur SE capture magnétiquement les électrons secondaires émis par une faible tension positive appliquée à un anneau autour du détecteur (coupelle de Faraday). À son entrée dans l'anneau, l'électron secondaire est attiré et accéléré par une tension positive élevée (~ 10 kV) appliquée au scintillateur. Les électrons secondaires tambourinent le scintillateur, provoquant l'émission de photons. Les photons émis par le scintillateur parcourent le conduit de lumière et atteignent le photomultiplicateur (PM).
L'imagerie SE, étant plus sensible à la surface en raison de la faible profondeur d'échappement des électrons (~10 nm), a une résolution spatiale plus élevée et fournit principalement des informations topographiques.
Détecteur d'électrons rétrodiffusés (BSE)
Le détecteur BSE est similaire au détecteur SE, mais sans tension positive. Pour optimiser la détection des signaux BE, le détecteur est positionné au plus près du faisceau primaire, sans interférer avec celui-ci.
L'imagerie BSE présente une résolution spatiale plus faible en raison d'une longueur d'échappement électronique plus importante. Cependant, comme l'intensité de l'imagerie BSE est proportionnelle au numéro atomique moyen des atomes, elle fournit des informations sur les variations de composition de l'échantillon.
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