Comment définir cette technique ? C’est une Microscopie, c’est à dire essentiellement une technique d’observation (bien que d’autres informations puissent être obtenues), Electronique, c’est à dire qu’elle utilise un faisceau d’électrons pour obtenir les informations sur la cible, « à balayage », c’est à dire que l’image de la cible est obtenue, non pas comme dans un microscope classique par un traitement optique mais par un balayage du faisceau d’électrons finement focalisé sur la cible, celui étant synchronisé avec celui d’un écran cathodique sur lequel l’image va se former, technique identique à celle utilisée en télévision.

Plus précisément, un microscope électronique est constitué d’une source d’électrons, le canon, d’une colonne électronique composée de plusieurs lentilles électromagnétiques, d’un dispositif de balayage et de différents détecteurs associés aux diverses émissions électroniques et électromagnétiques issues des interactions entre les électrons incidents et les atomes de la cible.

Depuis la fin des années 80, la formation d’image sur l’écran d’observation n’est plus synchronisée automatiquement avec le balayage sur l’échantillon (mode « analogique ») mais après numérisation du signal, celui-ci est transféré dans une mémoire sous la forme d’un fichier informatique et visualisée sur un écran vidéoscopique (mode « numérique »)

Par rapport aux autres microscopies (optique ou électronique par transmission), la microscopie électronique à balayage permet l’observation d’échantillons massifs, sans préparation particulière, avec une très grande profondeur de champ (plusieurs centaines de fois plus grande qu’en optique et permettant l’observation d’échantillons à très fort relief) et une résolution spatiale en image pouvant atteindre le nanomètre (10^-9 m) autorisant des grandissements pouvant dépasser 100 000 !

Les différentes informations (ou « contrastes ») qui peuvent être obtenues dépendent du signal détecté

- le contraste topographique, par détection

essentiellement des électrons secondaires,
mais également par la détection d’électrons rétrodiffusés sous faible incidence

œil de mouche

- le contraste de numéro atomique,

par détection des électrons rétrodiffusés

- le contraste de composition chimique

par détection de l’émission X caractéristique (microanalyse X)

Structure dendritique de solidification dans un acier
à gauche : image de répartition du niobium
à droite : image de répartition du manganèse

- le contraste cristallographique

par détection des électrons rétrodiffusés

à gauche : canalisation des électrons
à droite : diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD - Electron backscattering diffraction)

- le contraste magnétique

par détection des électrons secondaires et rétrodiffusés

visualisation de domaines magnétiques

D’autres contrastes sont également possibles :

Contraste de potentiel, EBIC (Electron Beam Induced Current), cathodoluminescence…