Microscopie Electronique à Balayage
Historique
Le microscope électronique à balayage (MEB) a été
imaginé pour la première fois en Allemagne, dans les années
1930, par Knoll et von Ardenne et développé par Zworykin,
Hillier et Snyder dans les laboratoires RCA aux Etats-Unis (1940).
Mais la microscopie électronique à balayage a connu son
véritable essor entre 1948 et 1965, grâce aux progrès
techniques de la télévision et des détecteurs d'électrons
et grâce aux recherches d'Oatley et de ses condisciples à
Cambridge. Cette nouvelle technologie a permis, du fait de sa profondeur
de champ, l'observation du relief d'échantillons massifs.
Le
pouvoir séparateur d'un microscope optique (i.e. son grossissement)
est limité par la longueur d'onde de la lumière visible
; aucun détail de dimension supérieure à 0,2 µm
ne peut être observé. Aussi l'utilisation de particules accélérées
de plus courte longueur d'onde associée permet-elle d'augmenter
le grossissement. Le choix d'électrons accélérés,
pour produire un rayonnement de courte longueur d'onde, est déterminé
par plusieurs critères :
* la masse faible de ces particules qui peuvent être accélérées
et focalisées au moyen de champ électrique ou magnétique
* une source d'électrons est aisée à mettre en œuvre
* les électrons sont plus facilement focalisés que les particules
plus lourdes
* l'interaction des électrons avec la matière est plus faible
que pour des particules plus lourdes
Il existe deux types de microscopes électroniques :
* à transmission : ils ne permettent d'observer que des échantillons
d'épaisseur suffisamment faible pour être transparents aux
électrons (quelques dizaines de nanomètres)
* à réflexion : opère à la surface d'objets
massifs
Ces microscopes sont dits à balayage lorsque l'image est obtenue
point par point (6 à 10 nm).
Principe
Le principe du balayage consiste à explorer la surface de l'échantillon
par lignes successives et à transmettre le signal du détecteur
à un écran cathodique dont le balayage est exactement synchronisé
avec celui du faisceau incident.
Les microscopes à balayage utilisent un faisceau très fin
qui balaie point par point la surface de l'échantillon.
Préparation
des échantillons
L'échantillon, placé dans la chambre du microscope, reçoit
un flux d'électrons très important. Si les électrons
ne sont pas écoulés, ils donnent lieu à des phénomènes
de charge induisant des déplacements d'images ou des zébrures
sur l'image dues à des décharges soudaines de la surface.
Si la surface est conductrice, les charges électriques sont écoulées
par l'intermédiaire du porte-objet. L'observation d'échantillons
électriquement isolants se fait grâce à un dépôt
préalable (évaporation, pulvérisation cathodique)
d'une fine couche conductrice d'or ou de carbone transparente aux électrons.
On distingue deux types d'échantillons :
* un objet massif de petite taille peut être introduit dans la chambre
du microscope, à condition bien sûr qu'il soit conducteur
car il est inimaginable de métalliser une pièce de collection
* un prélèvement effectué sans pollution, poli et
nettoyé.
Alain
Duval, Anne Bouquillon
Laboratoire de recherche des musées de France
Texte issu de la page web suivante:
www.culture.gouv.fr/culture/
conservation/fr/methodes/meb.htm
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L'association de microminéralogie italienne AMI (Associazione micro-mineralogica italiana) a constitué, avec la participation de l'Université de Milan, une base de données de photos prises au MEB. Il est pissible de toruver sur leur site plus de 1300 photos de minéraux italiens... Source
: MicroMinéral
Magazine ; n°1 Avril-Mai 2007.
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Nom
du fichier: fluorite2373-01.jpg date: jeu. 09/03/2006 08:53:10 Dans l'album: / SEM-Italy-Minerals / Lombardia / Cuasso_al_Monte / fluorite2373-01.jpg Description: Fluorite ex Bianchi quarry, Cuasso al Monte, Varese, Lombardia, Italy |
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Nom
du fichier: fluorite3020-02.jpg date: mer. 10/05/2006 10:19:06 Dans l'album: / SEM-Italy-Minerals / Piemonte / Montoso / fluorite3020-02.jpg Description: Fluorite Valle Infernotto quarries, Montoso, Bagnolo Piemonte, Cuneo, Piemonte, Italy |
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Nom
du fichier: fluorite0427-04.jpg date: jeu. 09/03/2006 08:53:41 Dans l'album: / SEM-Italy-Minerals / Piemonte / Baveno / fluorite0427-04.jpg Description: Fluorite Seula mine & ex Locatelli quarry, Oltrefiume, Baveno, Verbano-Cusio-Ossola, Piemonte, Italy |
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Nom
du fichier: fluorite-eds2334-01.jpg date: lun. 15/05/2006 16:57:42 Dans l'album: / SEM-Italy-Minerals / Campania / Somma-Vesuvio / fluorite-eds2334-01.jpg Description: Fluorite Monte Somma-Vesuvio volcanic complex, different municipalities, Napoli, Campania, Italy |
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Les photos ci-dessous ont été obtenues par le site "members2.clubphoto.com". Il semblerait (sous toutes réserves) que le site ne soit plus accessible. Aussi, nous sommes dans l'impossibilité de mentionner le nom de l'auteur, ni les provenances des échantillons.
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http://franklin-sterlinghill.com |
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Provenances
à déterminer...
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Vue en électrons secondaires (photo de gauche) et en cathodoluminescence (photo de droite, détecteur Centaurus) de cristaux de fluorite. La cathodoluminescence révèle les zonations de croissance des minéraux invisibles par d'autres techniques. http://www.univ-lille1.fr/geosciences/umr_pbds/techniques/MEB%20EDS/eds.html
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La
cathodoluminescence est la lumière qu'émet un cristal
soumis au bombardement díun faisceau d'électrons.
En général, elle résulte de l'excitation de
certains éléments traces présents dans le cristal.
Certains díentre eux activent la CL (le manganèse,
le cuivre, les terres rares...), díautres líinhibent
(le fer par exemple). La cathodoluminescence d'un minéral
s'observe en lame mince sous un microscope ou avec un microscope
électronique à balayage. Elle se caractérise
par sa couleur et/ou par l'intensité lumineuse des différentes
longueurs d'onde qui la composent (spectre lumineux). Elle dépend
notamment des concentrations en éléments traces et
de leur environnement électronique dans le cristal. La cathodoluminescence
reste toutefois un phénomène mal compris. Ainsi l'intensité
de la cathodoluminescence peut diminuer au cours de l'observation
et parfois de manière irréversible. Il devient alors
nécessaire de polir à nouveau la lame pour retrouver
une bonne qualité d'observation. L'observation en cathodoluminescence
est complémentaire de líobservation en microscopie
optique. Elle révèle souvent des zonations de croissance
liées à de très faibles variations de teneur
en éléments traces dans des minéraux comme
la calcite et le quartz. Elle permet de distinguer ou de mieux distinguer
des minéraux dont les propriétés optiques sont
très proches mais dont les couleurs de cathodoluminescence
sont très différentes (les carbonates par exemple).
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Zonations dans des cristaux de fluorite (droite) hydrothermaux (Massif Central Francais)
http://www.univ-lille1.fr/geosciences/umr_pbds/techniques/cathodo.html |
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