La microscopie électronique à balayage (MEB) permet de produire des images de la surface d’un échantillon, avec un grandissement jusqu’à 1 000 000 de fois pour une résolution de l’ordre du nanomètre.
Le MEB utilise un faisceau d’électrons qui balaie, point par point, la surface de l’échantillon. L’interaction électron-matière génère alors différentes émissions (électrons et photons), recueillies par les détecteurs et utilisées pour créer une image de la surface de l’échantillon.
Le MEB est aussi très utile pour les techniques périphériques associées, comme la spectroscopie en dispersion d’énergie (EDS) qui délivre une information sur les éléments chimiques présents dans l’échantillon et sur les masses respectives présentes.
Avec sa double colonne ionique et électronique, le MEB/FIB (Focused Ion Beam) permet d’observer l’échantillon en microscopie électronique à balayage conventionnelle et/ou de le soumettre à l’abrasion d’un faisceau d’ions (usinage de la surface de l’échantillon), en particulier pour la préparation de lames minces qui seront ensuite caractérisées en microscopie TEM.
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Exemple d’étude 3D sur le MEB/FIB
La valorisation des microalgues passe par une étape de filtration pour séparer les biomolécules destinées à différents usages allant du supplément alimentaire au carburant vert en passant par la cosmétique ou la pharmacie. Les performances des membranes sont essentielles dans ce processus, il faut éviter notamment qu’elles s’engorgent avec les produits filtrés.
La caractérisation des membranes polymères par acquisition 3D au FIB permet de détailler la structure des pores ainsi que le comportement des produits filtrés dans leur structure en visualisant l’intérieur du matériau qui les constitue. Pour cela, le faisceau d’ions du FIB abrase successivement un grand nombre de couches du matériau tandis que le faisceau d’électrons image ces couches au fur et à mesure de l’abrasion. Il en résulte une pile d’images qui, réassemblées par logiciel, offre une vision 3D du volume exploré et permet ainsi des mesures dimensionnelles sur la porosité.
Exemple d’étude EBSD sur le MEB/FIB
Les procédés d’assemblage de pièces épaisses par soudure génèrent des déformations et des contraintes indésirables. La durée de vie de l’assemblage est impactée ainsi que sa qualité. La technique de diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) a été utilisée pour caractériser la microstructure de la soudure après utilisation de différents mélanges de métaux d’apport en acier inoxydable dont les différents coefficients de dilatation peuvent améliorer les défauts étudiés. Les cartes obtenues ont montré l’efficacité d’un mélange triphasé (austénite, ferrite et martensite) qui réduit de 67% les déformations indésirables.
Exemple d’étude EDS avec le 5800LV : cartographies EDS
Le recyclage des radioisotopes de l’iode, élément très volatile, n’est pas encore maîtrisé. Une des solutions semble être l’immobilisation dans une vitrocéramique dans des conditions de haute pression. Le 5800LV a été utilisé pour caractériser les solutions testées au Laboratoire de Planétologie et Géosciences de Nantes afin de mettre en évidence, après enrobage et polissage des échantillons, les différentes phases chimiques en présence. Le détecteur EDS a été mis à contribution pour réaliser des cartographies élémentaires des éléments chimiques mettant en évidence l’existence et la distribution dans le verre de composés chimiques iodés pouvant présenter une solution potentielle au problème.
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