Fig. 1 - Schéma de fonctionnement du microscope électronique en transmission
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Avec le MET, on regarde un échantillon très mince "en transparence" en l'éclairant par un faisceau d'électrons ; les électrons tranversent donc l'échantillon et frappent un écran fluorescent (ou une caméra numérique) et donnent une image.
Cependant, l'image ne provient pas seulement d'un contraste d'absorption comme pour les radiographies médicales par rayons X. En effet, les électrons en mouvement se comportent commme une onde (physique quantique), ils sont donc diffractés par les cristaux. Le faisceau est diffracté en plusieurs petits faisceaux, et ceux-ci se recombinent pour former l'image, grâce à des lentilles magnétiques (électro-aimants qui dévient les électrons).
En sélectionnant un faisceau diffracté particulier pour former l'image, on obtient un contraste dit en "champ sombre" (dark field) ; selon l'orientation locale d'un cristal, celui-ci laisse passer les électrons en ligne droite, on a donc un contraste clair, ou bien il dévie les électrons et l'on a un contraste sombre. Des distorsions du réseau, notamment des défauts, induisent donc également des contrastes. On peut voir les différents grains, les dislocation...
On n'a donc pas simplement une image "géographique", il faut interpréter physiquement l'origine des contrastes pour les comprendre. Il se peut aussi que l'on ne voit pas un objet tout simplement parce que l'on n'a pas la bonne orientation.
Au lieu de s'intéresser à l'image formée, on peut s'intéresser à la diffraction des électrons ; on se place dans le plan focal du faisceau et non plus dans le plan image, on obtient alors la figure de diffraction, semblable aux clichés de Laue1 obtenus en diffraction de rayons X. On peut ainsi visualiser les direction dans lesquelles vont les électrons et ainsi caractériser les cristaux (organisation des atomes, orientation...).
Fig. 1 - Schéma de fonctionnement
du microscope électronique en transmission
Note
Il faut préparer un échantillon suffisamment mince pour pouvoir être traversé par le faisceau d'électrons. En général, on fait un trou à bords minces dans l'échantillon, et on observe les bords du trou.
On peut faire ce trou :
Fig. 2 - Échantillon métallique
Le MET est également utilisé en biologie, on se sert alors uniquement du contraste d'absorption ; il suffit de faire des lames minces, les électrons traversent facilement la matière organique.
Si un cristal est orienté de sorte qu'il soit proche des conditions de diffraction de Bragg, la perturbation générée par la dislocation va faire que localement, on sera en condition de diffraction. Donc, dans le cristal, les électrons sont peu déviés, alors qu'à proximité de la dislocation, ils sont déviés ; il y en a donc moins qui arrivent sur l'image, on voit donc une ligne sombre correspondant à la dislocation.
Fig. 3 - Contraste d'une dislocation
Fig. 4 - Micrographie en champ clair,
S. Rebeyrat, Université de La Rochelle
Fig. 5 - Cliché de diffraction,
S. Rebeyrat, Université de La Rochelle
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