L’image suivante représente un faisceau d’électron accéléré avec une tension de 20kV rentrant dans un matériau métallique. Le diamètre de la sonde fait seulement quelques nanomètres mais le faisceau s’élargit dans l’échantillon en subissant des chocs. Nous pouvons voir que les électrons perdent progressivement leur énergie en pénétrant dans le matériau.
Il en découle que le signal que l’on utilise peut provenir d’une zone beaucoup plus étendue que le diamètre de la sonde. La résolution que l’on peut obtenir avec le MEB dépend de la taille de la zone d’où provient le signal utilisé pour former l’image (en rouge sur la figure suivante). La résolution sera déterminée par le diamètre sur lequel va « sortir » le signal (SE, BSE, RX) que l’on va utiliser pour former l’image. En effet il ne sera pas possible d’observer des détails de taille inférieure à ce diamètre.
| Zone de production des électrons secondaires | Zone de production des électrons rétrodiffusés | Zone de production des rayons X |
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| Les électrons secondaires (ES) sont très peu énergétiques. Ils ne peuvent pas de ce fait parcourir un trajet important dans le matériau. Ils proviennent donc d’une zone de l’ordre de quelques angströms autour du faisceau incident . Les ES sont les interactions qui permettent d’obtenir la meilleure résolution (dans le meilleur des cas avec un meb à filament de tungstène la résolution est d’environ 4 nm). | Les électrons rétrodiffusés (BSE) possèdent une énergie qui est environ celle du faisceau incident (chocs élastiques). La zone de production sera donc importante et d’autant plus grande que la tension d’accélération employée pour faire l’image sera grande. La résolution sera donc d’autant plus grande que la tension sera faible, mais attention on produit d’autant moins de BSE que la tension est basse. La résolution est en générale inférieure à celle que l’on peut obtenir en ES | Les rayons X peuvent parcourir des distances relativement importantes dans les matériaux. La résolution obtenue avec les RX sera donc toujours faible (de l’ordre du micromètre). Elle va dépendre essentiellement du poids atomique du matériau. Plus Z est petit et plus la résolution est faible. |
Le diamètre de la zone rouge dépend de la profondeur de pénétration des électrons (en bleu) qui dépend essentiellement de trois facteurs:
– la tension d’accélération
– le numéro atomique de l’échantillon
– l’angle d’incidence du faisceau avec la surface
Il apparaît que la profondeur de pénétration des électrons est d’autant plus grande que la tension d’accélération est forte. La profondeur peut varier de quelques dixièmes de microns à plusieurs µm. vous pourrez vérifier ceci sur l’exemple qui suit avec une tension d’accélération de 2 à 16 kV sur du carbone:
(cliquez sur l’image pour lancer l’animation interactive)
Le numéro atomique fait également varier la profondeur de pénétration des électrons. Plus le numéro atomique de la cible est élevé et moins les électrons du faisceau pourront pénétrer.
De la même façon la pénétration sera plus grande lorsque la surface sera perpendiculaire au faisceau incident.
En conclusion la meilleure résolution est obtenue avec les électrons secondaires sur des matériaux de poids atomique élevé.
