Microscope électronique à balayage Zeiss

Zeiss : EVO 40 (pression partielle) / Microanalyse X (EDX) :
Système Quantax de Synergie4 Bruker sans azote

Principe

La microscopie électronique à balayage (MEB ou SEM pour Scanning Electron Microscopy en anglais) est une technique de microscopie basée sur le principe des interactions électrons-matière. Un faisceau d’électrons balaie la surface de l’échantillon à analyser qui, en réponse, réémet certaines particules. Différents détecteurs permettent d’analyser ces particules et de reconstruire une image de la surface.

Fiche technique

Carl Zeiss EVO 40 (pression partielle)

3 détecteurs : électrons secondaires haut vide (SE1)
Electrons rétrodiffusés (CZ BSD)
Electrons secondaires pression partielle (VPSE G3)

Caractéristiques :
Platine motorisée 5 axes : x = +/- 40 mm, y = +/- 40 mm, z = 0/50 mm
Platine à effet Peltier : – 30°C / + 50°C (30°C/min)
Tension d’accélération : de 0.2 jusqu’à 30 kV (filament tungstène)
Gamme de pression dans la chambre : mode VP 10 Pa à 400 Pa (pression partielle)
Mode XVP 10 Pa à 750 Pa (pression partielle étendue)
Mode EP 10 Pa à 3000 Pa (environnemental)
Résolution : 3 nm en vide secondaire et 4,5 nm en pression partielle
Grandissement : x 7 à x 1 000 000 en continu
Taille des échantillons : 200 mm de diamètre x 35 mm de hauteur

Microanalyse X (EDS) : système Quantax de Synergie4 Bruker sans azote

Exemples d’applications

Les observations en Microscopie électronique à balayage se pratiquent sur tous types de matériaux : métalliques, céramiques, polymères, composites et matériaux organiques. Le MEB permet également l’analyse des éléments présents dans les matériaux grâce à un système de microanalyse X (EDS : Energy Dispersive Spectrometry, analyse semi-quantitative).
L’ apport de la pression partielle dans la chambre du microscope donne la possibilité d’observer et d’analyser des échantillons non conducteurs.
Enfin l’utilisation de la vapeur d’eau dans la chambre (mode environnemental) peut permettre de reproduire des conditions d’hygrométrie contrôlées par l’intermédiaire d’une platine de chauffage/refroidissement : platine à effet Peltier. Il est alors possible de réaliser des observations d’échantillons saturés, partiellement saturés, ou secs et de pratiquer des cycles saturation/dé-saturation/saturation.

Atouts :
– Examens de tout type de surface sans préparation préalable (grâce à une bonne profondeur de champ)
– Résolution de quelques nanomètres
– Examen de surfaces de pièces de faible dimension
– Examen non destructif

Observations :
– de faciès de rupture pour déterminer le mode d’endommagement (brutal, fragile, fatigue…) et détecter des défauts intrinsèques au matériau de type inclusion…
– de pièces corrodées
– de surfaces endommagées par l’usure (abrasion, cavitation, frottement)
– de revêtements de très faibles épaisseurs.

Analyses chimiques localisées par EDS
– d’un matériau
– de dépôts
– de particules ou copeaux
– de revêtements
– d’inclusions, de phases de structures métallographiques sur coupes micrographiques
– de couche de traitement thermochimique (nitruration, cémentation, carbonitruration…).

L’EDS :
– technique d’analyse rapide, ponctuelle (volume d’analyse minimal 1μm3)
– spectre avec identification des éléments présents à partir de l’élément bore
– profil des éléments au travers d’une couche
– cartographie X (répartition des éléments)
– comptage de particules ou de fibres dans les composites.