La tomographie électronique: du MET au MEB

Agnès BOGNER
Laboratoire MATEIS UMR CNRS 5510, INSA-Lyon, 7 avenue Jean Capelle, 69621 Villeurbanne

   
La tomographie aux rayons X a été la première technique basée sur la reconstruction d'un volume à partir d'une série d'images acquises sous différents angles de vue lors de l'inclinaison d'un objet [1]. La résolution spatiale obtenue est micronique avec des tomographes de laboratoire, voire submicronique si un rayonnement synchrotron est utilisé. Néanmoins, les matériaux actuels présentant des structures nanométriques, ces approches demandent à être complétées par des méthodes plus résolues.

Le développement de la tomographie électronique en MET [2] a permis d'obtenir des informations 3D à l'échelle du nanomètre mais au détriment des volumes reconstruits (quelques dizaines de nm3 contre plusieurs dizaines de cm3 pour la tomographie X). L'acquisition des images successives s'effectue dans les différents modes d'imagerie utilisées en MET : champ clair, imagerie filtrée en énergie (EFTEM), champ sombre annulaire (STEM ADF ou HAADF).

L'imagerie STEM peut également être réalisée dans un MEB. Bogner et al. ont montré que ce mode était intéressant sur plusieurs points : contraste important, grandes épaisseurs traversées, basse tension, mode environnemental [3]-[4]. Ces atouts spécifiques ont été mis à profit dans la tomographie STEM en MEB, développée par analogie à l'approche de reconstruction tomographique en MET en mode STEM HAADF [5]. Cette nouvelle approche complète la palette des méthodes de caractérisation 3D : la résolution spatiale et la taille des volumes reconstruits sont intermédiaires entre la tomographie X et la tomographie MET.

Une introduction générale sera présentée concernant la tomographie électronique. Puis l'accent sera mis sur le mode STEM en MEB et le développement de la tomographie dans un MEB. Enfin, quelques exemples de caractérisation de microstructures en sciences des matériaux seront présentés de manière comparative par les deux approches de reconstruction tomographique, MET et MEB [6].

[1] B. P. Flannery et al., Science 237 (1987) 1439-1444
[2] D. J. de Rosier, Nature 217 (1968) 130-134
[3] A. Bogner et al., Ultramicroscopy 104 (2005) 290-301
[4] A. Bogner et al., Micron 38 (2007) 390-401
[5] P. Jornsanoh et al., Ultramicroscopy (in press)
[6] Nous remercions le Centre Lyonnais de Microscopie pour l'accès aux instruments, MEB et MET.