Microscopie électronique à transmission

Le microscope électronique à transmission (MET) utilise un faisceau d’électron à haute tension, émis par un canon à électrons. Des lentilles électromagnétiques sont utilisées pour focaliser le faisceau d’électrons sur l’échantillon. En traversant l’échantillon et les atomes qui le constituent, le faisceau d’électrons produit différentes sortes de rayonnements. 

Le microscope électronique en transmission a plusieurs modes de fonctionnement

Le faisceau électronique interagit avec l'échantillon suivant l'épaisseur, la densité ou la nature chimique de celui-ci, ce qui conduit à la formation d'une image contrastée dans le plan image. Du fait de la très faible longueur d’onde associée aux électrons accélérés, la résolution (distance entre deux points) en imagerie électronique est beaucoup plus grande qu’en imagerie optique. Les électrons traversant des zones de matière de faible densité ou de densité nulle sont transmis en droite ligne et forme les parties claires de l'image (dans le plan image). Les électrons rencontrant de la matière plus dense sont déviés et absorbés pour partie par le diaphragme de contraste, formant ainsi les parties sombres de l'image. Ainsi l’image se construit en contrastes blanc/noir correspondant parfaitement aux différentes densités de l’échantillon. Les matériaux de numéro atomique élevé apparaissent sombres. Les matériaux cristallins seront plus sombres que les amorphes. La figure 1 illustre ce principe et la figure 1 bis montre une coupe ultra fine observée au MET.

Figure 1 : Principe du MET	Figure 1 bis : Centriole observé au MET

Exactement comme en microscopie électronique à balayage (MEB) l’interaction électron/matière lors d’un choc inélastique peut provoquer l'ionisation de l’atome après l'éjection d'un électron. Cet atome ionisé pour revenir à son état fondamental, « fera descendre » un électron de la couche supérieure pour occuper la place vacante, entrainant l’émission d’un photon X. Ce rayonnement est caractéristique de l’élément l’ayant émis. La figure 2 illustre ce principe.

Comme pour le MEB, ces rayonnements sont captés par un détecteur spécifique, permettant, après calibration, d’effectuer une analyse ponctuelle de la composition atomique de l’échantillon. La figure 2 bis montre le spectre atomique d'un échantillon observé au MET.

Figure 2 : Principe de l'EDX	Figure 2 bis : Spectre atomique d'un échantillon

Le mode diffraction. Ce mode utilise le comportement ondulatoire des électrons. En se positionnant cette fois dans le plan focal de la lentille objectif et non plus dans le plan image. Lorsque le faisceau traverse un échantillon cristallin, cela donne lieu au phénomène de diffraction. Le faisceau est diffracté en plusieurs petits faisceaux, et ceux-ci se recombinent pour former l'image, grâce aux lentilles magnétiques. La figure 3 illustre le principe et la figure 3 bis montre l'image de diffraction du faisceau par un échantillon cristallin.

Figure 2 : Principe de la diffraction	Figure 3 bis : Image de diffraction d'un échantillon