Jean-Marc Baribeau
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Le microscope électronique à balayage (MEB), permet d’obtenir des images de la surface d’un spécimen avec un grossissement pouvant facilement dépasser 100 000x. Dotée d’une profondeur de champ beaucoup plus grande que la microscopie optique, la MEB donne des images d’une clarté et d’une définition étincelantes, en faisant un outil de choix pour identifier les caractéristiques microscopiques de divers spécimens solides.
Le microscope électronique Hitachi S-4700 est un microscope électronique à balayage à émission de champ de type Schottky. Sa source, beaucoup plus petite et brillante que celle d’un canon thermoïonique, en augmente sa cohérence et minimise les aberrations conférant a cette instrument un pouvoir de résolution élevé de l’ordre de 2,5 nm (soit environ dix fois plus qu’avec un MEB conventionnel). L’inspection des matériaux par MEB à des résolutions allant bien au-delà de la microscopie optique s’effectue de façon régulière. Cette méthode est utile pour le contrôle et l’optimisation des procédés dans le Groupe de la nanofabrication et au CCFDP. L’institut possède trois FESEM de ce genre.
Le principe de fonctionnement du MEB peut se résumer ainsi. Lorsque le faisceau électronique énergétique frappe un échantillon solide, les interactions entre les atomes de ce dernier et les électrons du faisceau entraînent la production de différents types de signaux. Le signal d’émission électronique secondaire provient de l’éjection d’électrons de valence ou de bande de conduction sous l’impact des électrons du faisceau primaire et procure une information topographique. Lorsque les électrons du faisceau primaire interagissent avec les noyaux dans un spécimen, ils peuvent être reflétés à l’extérieur produisant le signal rétrodiffusé. Ces électrons rétrodiffusés ont une grande énergie – généralement voisine de l’énergie incidente. Une région d’un échantillon ayant un numéro atomique élevé (Z) causera davantage de rétrodiffusion que des régions environnantes constituées d’atomes légers. Cela est attribuable à la différence de dimension des noyaux respectifs.
À cause de la fréquence accrue des événements de rétrodiffusion dans le matériau Z élevé, ces régions montreront plus de brillance que les matériaux Z inférieurs – donnant ce que nous appelons le « contraste de numéro atomique » ou « contraste Z ». Par exemple, le signal rétrodiffusé est très utile pour trouver les différentes phases présentes dans les spécimens géologiques.