La microscopie électronique à balayage (MEB ou SEM pour Scanning Electron Microscopy en anglais) est une technique de microscopie électronique permettant l’observation de surface d’échantillons.
Le microscope éléctronique à balayage utilise un faisceau d’électrons très fin qui balaie, point par point, la surface de l’échantillon à observer. Ce balayage permet la construction de l’image de l’échantillon sur l’écran de visualisation. Cette technique, fondée principalement sur la détection des signaux émergents d’une zone proche de la surface de l’échantillon sous l’impact d’un faisceau d’électrons, permet d’obtenir des images avec un bon pouvoir séparateur et une grande profondeur de champ. La détection des signaux comprend la mesure de l’intensité des électrons secondaires émis et rétrodiffusés par l’échantillon, mais aussi la spectrométrie des photons X emis par les atomes du matériau, après leur excitation par le faisceau d’électrons. Ceci permet d’accéder, après traitement des données, à des informations sur la topographie, la composition chimique et/ou l’orientation cristallographique des matériaux… L’analyse par MEB permet ainsi de caractériser l’état de surface, la topographie, la taille de grains des métaux, les défectuosités (fissurations, endommagements, fractures, etc.), la porosité des céramiques, les formes et répartition de charges dans les polymères… Elle permet également l’observation de nanomatériaux, ainsi que l’analyse locale de phases, d’inclusions, d’impuretés.
La spectrométrie EDX (Energy Dispersive X-ray), couplée au MEB, permet la détermination de la composition chimique de la surface examinée (éléments minéraux/métalliques ou organiques). Elle consiste à analyser les rayons X générés par un échantillon placé sous le faisceau d’électrons du microscope électronique à balayage (MEB). Le rayonnement émis, lors de l’interaction entre les rayons X et la matière de l’échantillon, est retranscrit sous forme de spectres où apparaissent des pics d’intensité variable, caractéristiques des éléments métalliques, minéraux ou organiques en présence. L’EDX permet l’analyse chimique semi-quantitative des zones d’intérêt.
La plateforme MOSAIC est doté de :
- un MEB HIROX-3000 couplé à un détecteur EDX (Bruker) :
- Résolution spatiale : 15 nm
- Energies : 1, 5, 10, 15, 20, 25 kV
- un MEB LEO 440, actuellement en phase de fiabilisation :
- Résolution spatiale : 2 nm sur Silicium
- Energies : de 0,1 à 30 kV
- un MEB JEOL JSM 5900 LV, en cours de réparation
Pour toute demande d’accès, s’adresser à mosaic@ijclab.in2p3.fr
Quelques exemples d’applications en soutien aux projets de recherche du laboratoire :
- Caractérisation de la surface des échantillons,
- Caractérisation de défauts de surface,
- Identification et caractérisation de contaminants et de dépôts,
- Mise au point et amélioration de procédés de fabrication en salle blanche par la caractérisation des designs issus de ces process.