L'UNIVERSITÉ MONTPELLIER 2 SCIENCES ET TECHNIQUES

L’UNIVERSITÉ MONTPELLIER 2 SCIENCES ET TECHNIQUES

Le Microscope Electronique à
     Transmission MET

    1- Principe de fonctionnement

 2- Fonctions et possibilités d'un MET

   3 - Préparation des échantillons

Composition d'un microscope à
        transmission

Une source d'électrons

 Dualité onde corpuscule pour l'électron

 Longueur d'onde associée λ=h/mv (h= constante de plank

m=masse de l'électron v=vitesse de l'électron)

 Résolution R=0.61 λ / n sin u (n=indice du milieu; u= demi angle

d'ouverture de la lentille objectif)

 Longueur d'onde photons visibles ► 400 nm < λ < 700 nm


 Longueur d'onde associée aux électrons ► 0,002 nm < λ <

0,004 nm

 Résolution pratique microscope optique ► 500nm


 Résolution atteinte par le microscope électronique à

transmission ► 0.07nm

Longueur d'onde associée

                         λ (longueur d'onde
Tension d'accélération
                          associée en nm)
        75kV                   0,00430
       100kV                   0,00370
       300kV                   0,00197
       1000kV                  0,00087

CANON à ELECTRONS

        VIDE POUSSE 1.10-5 Pa

       FAISCEAU D'ELECTRONS

          OBJET à OBSERVER
                                     La
LENTILLES ELECTROMAGNETIQUES
   OU BOBINES DEFLECTRICES        colonne
      FENETRE D'OBSERVATION
                                 d'un MET
       ECRAN D'OBSERVATION

             DISPOSITIF
     D'ENREGISTREMENT D'IMAGES

Interaction électron matière

Fonctionnement d'une colonne MET

Image MET Champ Clair
               
   Electrons transmis et
                   diffusés par
                   l'échantillon
               
   Contraste d'amplitude
                   et diffusion
       11 um
          µm
               
   Résolution 0,4-0,07nm

Image MET Champ Clair
          
   Electrons transmis et
              diffusés par
              l'échantillon
          
   Contraste d'amplitude
              et diffusion
          
   Résolution 0,4-0,07nm

Image MET Champ Clair
          
   Electrons transmis et
              diffusés par
              l'échantillon
          
   Contraste d'amplitude
              et diffusion
          
   Résolution 0,4-0,07nm

Diffraction électronique
            
   Electrons diffractés =
                diffusés élastiquement
                dans certaines
                directions selon les
                angles de Bragg
            
   Structure cristalline et
                ses paramètres
            
   Résolution du µm à
                quelques nm

Images MET champ sombre
           
   Electrons diffractés par
               une même famille de
               plan de la structure
               cristalline
           
   Localisation d'objet en
               fonction de leur
               structure cristalline
           
   Résolution 0.4-0.07nm

Le mode STEM
          (Scanning Transmission Electron Microscopy)

                         Faisceau d'électron 
   Faisceau d'électron
Spectrométre photon X                            fin
                                            
    Système de
                                                 balayage
                                            
    Détecteurs dédiés
                              Détecteur HAADF
  Echantillon

                             Détecteur BF

                        Spectrométre EELS

Le STEM BF
 (Bright Field)
        
   Electrons diffusés aux
            petits angles
        
   Contraste de numéro
            atomique
        
   Résolution max 0.2nm

Le STEM HAADF
(High-Angle Annulaire Dark Field Detector)
                     
   Electrons diffusés aux
                         grands angles
                     
   Contraste de numéro
                         atomique
                     
   Résolution max 0.2nm

L'analyse élémentaire en MET
              
   Le spectrométre pour les
                  photon X
              
   - EDX (Energy Dispersive
                  Spectroscopy)
              
   - WDS (Wavelength
                  Dispersive Spectroscopy)
              
   Le spectrométre pour
                  l'étude des pertes
                  d'énergie des électrons
              
   - EELS

Cartographie X
       
   STEM
       
   Détecteur de photon X
           (Energy Dispersive
           Spectroscopy ou WDS
           (Wavelength
           Dispersive
           Spectroscopy)
       
   Cartographie chimique
       
   Résolution jusqu'à
           quelques nm

Images EFTEM
(Energy Filtered transmission electron microscopy)
                         
   Spectrométre pour l'étude
                             des pertes d'énergie
                         
   Fente de selection
                             d'énergie
                         
   Image de répartition des
                             éléments chimiques pour
                             Z

Analyses EDX et EELS
          
   Pas de STEM
          
   Spectrométre EDS ou
              EELS
          
   Spectre moyen de la
              zone éclairée
          
   Analyse élémentaire
          
   Zone de quelques µm
              à quelques nm

Tomographie
     
   Camera numérique du
         MET
     
   Platine motorisée
     
   Série d'images tiltées
     
   Logiciel de
         reconstruction en 3D
         de l'objet
     
   Résolution quelques
         nm

Préparation des échantillons

Deux catégories d'échantillons :

 Les mous (C O N H)


 Les durs

But de la préparation:

 Echantillons minces

Les préparations au SCME

   Fixation                 
   Immunomarquage

   Déshydratation d'objet   
   Congélation rapide
    par point critique       
   Cryo substitution

   Ultramicrotomie          
   Metallisation par

   Cryo-Ultramicrotomie         évaporation et

   Réplique extractive          sputtering (Au,Au-Pd,
                                 Pt, C)

   Amincissement ionique

   Coloration négative