Microscope électronique à balayage (MEB)

un appareil utilisant le balayage d'un faisceau d'électrons pour obtenir une variété de modes d'imagerie à partir d'échantillons bruts ou polis.

Spectromètre X à dispersion en énergie (SDE ou SDX)

un appareil couplé à un instrument à faisceau électronique, utilisé pour détecter et analyser les rayons X émis par la surface de l'échantillon lorsque ce dernier est bombardé par le faisceau d'électrons primaires.

Imagerie en électrons secondaires (ES)

image obtenue par MEB et donnant la topographie de la surface

Imagerie en électrons rétrodiffusés (ER)

intensité du niveau de gris reliée au numéro atomique moyen

Image de cathodoluminescence (CL)

image correspondant aux photons émis par l'échantillon

Cartographie en rayons X

distribution des éléments présentée sous forme d'une concentration de points indiquant la présence d'un ou plusieurs éléments choisis

• Cambridge S-200/SDE Oxford:

  les principaux éléments de ce système sont le microscope électronique à balayage S-200 de Cambridge Instruments, le processeur d'impulsions Oxford XP3 et l'appareil de microanalyse à rayons X.

  Le MEB est équipé d'une platine motorisée pouvant être déplacée dans les directions X, Y et Z, qui peut être commandée manuellement, à l'aide d'une manette, ou à distance, à l'aide d'un logiciel.

• Le faisceau d'électrons peut être produit soit à l'aide d'un filament classique en tungstène soit à l'aide d'une cathode à haute luminosité en LaB6.
• On utilise un détecteur d'électrons rétrodiffusés à quadrant à semi-conducteurs pour l'imagerie de contraste en fonction du numéro atomique.
• Détecteur de cathodoluminescence (CL) avec imagerie et spectres de CL conçu par Electron Optic Services.
• Le S-200 fonctionne avec un logiciel 4pi, implanté sur un ordinateur de type MAC, pour la capture sous forme numérique et le transfert des images
• Le SDE d'Oxford peut afficher un spectre des éléments allant du bore à l'uranium.
• Le logiciel de cartographie numérique en rayons X de 4pi Analysis Inc. permet d'acquérir simultanément un grand nombre de cartes d'éléments spécifiques, avec une résolution allant jusqu'à 1024 x 1024 et une durée d'acquisition par pixel établie par l'utilisateur.

• S-360 de Cambridge /Link eXL-II :   le MEB de Leica Cambridge, un Stereoscan 360, est entièrement intégré avec un microanalyseur X à dispersion en énergie eXL-II d'Oxford Instruments (Link). Les caractéristiques clés de ces appareils sont décrites ci-après.
• Le Stereoscan 360 de Cambridge est équipé d'une platine entièrement automatisée pouvant être déplacée d'au plus 100 mm le long des axes X et Y et de 50 mm le long de l'axe Z. En plus d'offrir toutes les caractéristiques du S-200, cet appareil offre les possibilités suivantes :
  • Capture sous forme numérique à haute résolution d'images de MEB et sauvegarde de ces images à l'aide du logiciel Orion pour ordinateur de type PC. Capture et sauvegarde d'images avec une résolution de 2992 x 2272, sous forme de fichiers en format Tiff ou JPEG.
  • Une fois les images capturées sous forme numérique et sauvegardées dans des fichiers PC, elles peuvent être importées dans le logiciel Photoshop ou d'autres logiciels de traitement d'images afin d'être modifiées et manipulées.
  • Imagerie dynamique stéréo anaglyphe, permettant la visualisation en 3D et la mesure de distances dans la troisième dimension.
  • Sauvegarde des positions de la platine, permettant à l'utilisateur de revenir à n'importe quelle position choisie.
  • Intégration complète avec le système de SDE pour l'analyse d'images et l'analyse par rayons X.
  • Imagerie de cathodoluminescence (CL). Lorsque certains échantillons sont irradiés avec des électrons, ils émettent des photons dans le visible et l'infrarouge. Le système de cathodoluminescence détecte la lumière émise par l'échantillon au lieu des électrons secondaires ou rétrodiffusés. Ce système de CL est utilisable dans la gamme de longueur d'onde allant de 350 à 850 nanomètres.

• L'analyseur X à dispersion en énergie eXL-II d'Oxford Instruments (Link) possède les principales caractéristiques suivantes :
  • Haute résolution, détection d'éléments de faible numéro atomique, jusqu'au bore.
  • Commande externe du MEB pour des applications entièrement automatisées et des analyses d'images.
  • Détection et classification de caractéristiques intégrant quatre logiciels distincts, dont ceux de l'automatisation du faisceau d'électrons et de la commande de la platine motorisée du MEB. Cette application est utilisée pour caractériser un échantillon en classant ses caractéristiques en fonction de la composition élémentaire (jusqu'à 32 caractéristiques par analyse) et de mesures géométriques. L'analyseur X utilise le signal que constituent les électrons rétrodiffusés pour détecter des caractéristiques, dont la luminosité est comprise entre les seuils de niveau de gris (0-255) choisis par l'utilisateur. Un fichier comprenant tous les éléments d'intérêt est établi, puis comparé à des fichiers obtenus avec des étalons afin d'obtenir un fichier de classification chimique. Ce dernier est ensuite traité avec le logiciel d'automatisation afin de classer par catégorie toutes les caractéristiques détectées et analysées. Cette application est appelée analyse de caractéristiques, car elle va au-delà des strictes mesures géométriques des techniques d'analyse classiques d'images.

• Les images de MEB obtenues avec le S360 peuvent aussi être visualisées en stéréo. Lorsqu'on produit directement des images stéréo à partir du MEB, on peut imprimer des copies papier à l'aide d'une imprimante laser ou à jet d'encre. On peut examiner les images de l'un ou l'autre de ces formats sur un lecteur stéréo. De plus, on peut faire des mesures quantitatives de toute caractéristique, peu importe son orientation.
• Un deuxième type d'imagerie stéréo, appelée stéréo anaglyphe, est aussi possible. Dans ce cas, les images obtenues sous divers angles sont transférées vers l'analyseur X, où elles sont affichées en superposition sous forme d'images rouges et vertes. On peut les observer en stéréo en utilisant des lunettes spéciales à filtres vert/rouge. Le logiciel stéréo permet la mesure de distance pour toute caractéristique, peu importe son orientation. On peut aussi produire des cartes d'isoplèthes.
• Le MEB S-360 offre la possibilité supplémentaire de la stéréo dynamique, qui permet de regarder les images stéréo en direct. Un des principaux avantages de ce système est qu'il offre la possibilité de faire des mesures de profondeur sur le champ. Les images obtenues peuvent être imprimées sur papier ou sauvegardées sous forme numérique afin de les visualiser sur un écran d'ordinateur.

Toutes les images sont sauvegardées sous forme numérique. On peut les regarder et les traiter à l'aide d'une variété de logiciels d'imagerie conçus pour des ordinateurs de type PC ou Mac. On peut imprimer directement sur papier les images numériques à l'aide d'une imprimante laser ou à jet d'encre.