Cours Interaction Electron - Matière

Microscopies Électroniques
Polycopié A
Interaction rayonnement - Matière
Interaction rayonnement - Matière
Institut de Minéralogie et Physique des Milieux Condensés
Nicolas Menguy
Plan du cours
• A - Interaction rayonnement - Matière
• B - Le Microscope Électronique à Balayage (MEB)
• C - Interprétations des résultats de MEB
• D - Préparation des échantillons de MEB
• E - Le Microscopie Électronique en Transmission (MET)

Principe général de l’analyse des matériaux
Rayonnement
incident
(sonde)
Rayonnements
réémis
• caractéristiques du rayonnement incident (nature, flux)
• connaissance du phénomène physique
• analyse du rayonnement réémis (nature, flux)
Rayonnements utilisés
• I.R., visible, U.V.
• Rayons X ( 0,1 Å < ! < 10 Å )
• Électrons "
#
$
#
%
!M.E.B.!:!qq!10!keV
M.E.T.!:!100!keV!&!1!MeV!!(!!"!0.01!Å)
• Neutrons E " 100 meV, ! " 1 Å
• Ions lourds
Types de rayonnement
- non-relativistes ! =
h
2m0Ec
=
h
2m0eV
- relativistes ! =
h
2m0eV"
#
$
%
&
'
1!+!
V
2m0c2
Énergie et longueur d’onde
• Photons : E =
hc
!
• Particules :

Interactions Électrons - Matière
Rayonnements réémis - Échantillon épais
e– primaires
rétrodiffusés
e– secondaires
faisceau
incident
e– Auger
rayons X
lumière
Interactions Électrons - Matière
Rayonnements réémis - Échantillon mince
e– primaires
rétrodiffusés
e– secondaires
faisceau
incident
e– Auger
rayons X
lumière
e– transmis
e– diffusés
élastiquement
e– diffusés
inélastiquement
e– absorbés

Interactions Électrons - Matière
Trajectoires électroniques
!Électrons rétrodiffusés
"Électrons secondaires
#Rayons X émis
$Électrons secondaires absorbés
%Rayons X absorbés
&Fluorescence
'Électrons absorbés
Interactions Électrons - Matière
Poire d’interaction
Influence du matériau - Influence de l’énergie des électrons
Poire
d’interaction

0
2
4
6
8
10
0 5 10 15 20 25 30
d!/dE (% keV-1)
Energie (keV)
Al
Cu
Ag
Au
E
0
= 30 keV
Électrons rétrodiffusés
distribution énergétique
2 !m
0.5 !m
Électrons rétrodiffusés
Volume d’émission
Les électrons rétrodiffusés proviennent d’une région étendue autour du point d’impact!:
latéralement!
en profondeur
5 keV
10 keV
20 keV
30 keV
Al
0.50
1.3
3.7
6.9
Cu
0.12
0.4
1.00
1.8
Au
0.06
0.2
0.5
0.9