Un microscope électronique à balayage est un équipement scientifique qui permet de visualiser des objets de très petites dimensions. Il peut agrandir ces objets jusqu’à des niveaux très élevés. Mais quelle est sa limite ? Dans ce contenu, on examinera de plus près le grossissement maximal qu’un microscope électronique à balayage peut fournir et les facteurs qui influent sur ce grossissement.
Microscope électronique à balayage : qu’est-ce que c’est ?
Un microscope électronique à balayage (MEB) est avant tout un outil de microscopie. Il utilise un faisceau d’électrons pour produire des images et sert principalement à étudier les structures microscopiques des matériaux.
Les microscopes électroniques à balayage peuvent former des images à très grand grossissement et à très haute résolution. Ils sont utilisés couramment dans les laboratoires de recherche. C’est d’ailleurs l’un des outils les plus sollicités pour l’analyse des matériaux.
Le fonctionnement d’un microscope électronique à balayage
Les microscopes électroniques à balayage (MEB) fonctionnent suivant un principe très simple : un faisceau d’électrons est envoyé sur l’échantillon, puis passe à travers celui-ci. Il se crée alors une diffraction qui est recueillie sous forme de données. Les données ainsi obtenues sont utilisées par la suite pour former une image en deux dimensions de l’échantillon.
Un microscope électronique à balayage peut livrer des informations sur les propriétés, la composition et la structure d’un échantillon. Il est couramment utilisé pour la recherche scientifique, la caractérisation des produits et l’analyse des matériaux.
Quelle est la limite de grossissement maximal d’un MEB ?
La limite de grossissement maximal d’un microscope électronique à balayage n’est pas fixe. Elle dépend de plusieurs facteurs. Les MEB peuvent grossir les objets jusqu’à plusieurs millions de fois. Cependant, la plupart d’entre eux n’atteignent pas un grossissement aussi élevé.
Le grossissement maximal est influencé par le type de préparation de l’échantillon, la taille de l’échantillon et la qualité de l’objectif. Les niveaux de grossissement sont aussi déterminés par les techniques d’observation et le type de microscope utilisé.
Pourquoi utiliser alors les MEB ?
Le plus grand avantage des microscopes électroniques à balayage concerne cette grande profondeur de champ qu’ils offrent même à très fort grossissement. En effet, l’image retranscrite par un MEB n’est rien d’autre que la combinaison des coordonnées de chaque point de la cible. C’est cela qui permet à l’instrument d’offrir une netteté parfaite sur l’ensemble de l’image même si le relief de la surface de l’échantillon est très marqué.
Un autre avantage des microscopes électroniques à balayage est cette capacité de grossissement qu’ils fournissent. Là où un microscope optique ne pourra grossir l’image que de x0,5 à x1500, un MEB produira des images d’une qualité incroyable en allant de x1 à x150000, voire plus.
L’inspection des échantillons réflectifs ou très lisses fait intégrer un autre paramètre important: les réflexions parasites. L’analyse avec un microscope optique peut être gênée par la lumière reflétée sur les éléments brillants de l’objet. Par contre, un microscope électronique à balayage ne tient pas compte de la lumière ambiante. Il restitue une image de définition extrêmement fine et sans aucune réflexion parasite.
En couplant l’élimination des reflets parasites au grossissement extrême, on arrive alors à réaliser l’inspection rapprochée d’une fracture afin de définir son origine (rupture immédiate fragile ou rupture progressive par usure). Cela permet aussi de rechercher la nature et la source d’une contamination (contaminants de surface, poussières et particules étrangères, corrosion, etc.).
Par ailleurs, il faut ajouter que les microscopes électroniques à balayage sont équipés d’un logiciel natif. Celui-ci leur permet d’effectuer des mesures dimensionnelles allant au micron près sur les échantillons observés.
Quels sont les facteurs qui jouent sur le grossissement maximal d’un microscope électronique à balayage ?
Il y a plusieurs facteurs qui influencent le grossissement maximal d’un microscope électronique à balayage. On peut citer par exemple :
- Le type et la qualité de la prise de vue ;
- Le type et la qualité des préparations d’échantillons ;
- La qualité des conditions d’obscurité ;
- Le type et la qualité des détecteurs utilisés ;
- La qualité et la taille des lentilles ;
- La qualité de la source de rayons électroniques, etc.
À cette liste, on peut aussi ajouter le type de microscope et sa résolution qui sont aussi des éléments pouvant déterminer le grossissement maximal.
Les limites du grossissement d’un MEB
Le mode de fonctionnement et le type de produit utilisé sont les deux principaux paramètres qui déterminent les limites du grossissement d’un microscope électronique à balayage. La majorité des MEB sont limités à des grossissements de 100 000x ou moins. Dans le même temps, d’autres modèles de microscopes à balayage peuvent atteindre des grossissements qui dépassent la barre 500 000x.
Comment obtenir des grossissements supérieurs à 100 000x ?
Pour obtenir ces niveaux de grossissement (> 100 000x), il faut recourir généralement des techniques spécialisées comme l’imagerie à balayage à résolution nanométrique ou l’imagerie à haute résolution. L’application de ces techniques exige cependant l’utilisation des processus de fonctionnement plus complexes et des produits spécialisés. Cela peut donc engendrer un temps de fonctionnement plus long et des coûts plus élevés.
Pourquoi les microscopes électroniques à balayage sont-ils priorisés pour l’analyse de certains types d’échantillons ?
Comme nous l’avons vu plus haut, les microscopes électroniques à balayage offrent de nombreux avantages opérationnels : élimination des réflexions parasites, capacité de grossissement extrêmement élevée, grande profondeur de champ à de forts grossissements, etc. Mais il faut préciser qu’un MEB permet aussi d’analyser la composition atomique de l’échantillon. Cette fonctionnalité donne clairement des informations supplémentaires précieuses sur la nature de l’objet étudié.
Pourquoi certains échantillons doivent-ils être recouverts d’un conducteur pour être analysés avec un microscope électronique à balayage ?
Le revêtement conducteur est une fine pellicule d’or. Il permet que la surface de l’échantillon devienne conductrice. Cela est nécessaire pour éliminer les charges électriques consécutives dues au bombardement de l’échantillon par le faisceau d’électrons. C’est indispensable pour éviter des perturbations dans l’image obtenue.
En résumé, il faut retenir qu’il est possible de grossir un MEB jusqu’à un certain point. Toutefois, cela va dépendre de plusieurs facteurs tels que le type d’objectif utilisé, le type de préparation et le type de microscope. Certains microscopes peuvent ne pas être en mesure de grossir plus que ce qui est prévu. Il existe donc des limites à la quantité de grossissement qu’un MEB peut atteindre. Pour contourner ces limites et obtenir un grossissement plus élevé, vous pouvez toujours vous tourner vers les techniques spéciales évoquées dans cet article.
