Microscopie électronique à balayage
Principe
Un MEB (Microscope Electronique à Balayage) ou SEM (scanning Electron Microscopy) utilise un faisceau d’électrons de 0.5 à 30 keV pour obtenir des images agrandies d’une très bonne résolution.
La surface de l’échantillon est balayée par ce faisceau d’électrons et réémet tout un spectre de particules et de rayonnement : électrons secondaires, électrons rétrodiffusés, électrons Auger et rayons X. La détection de ces différentes particules ou rayonnement permet d’obtenir une image de la surface de l’échantillon, de quelques dizaines de nanomètres à 1 micromètre de profondeur selon les conditions opératoires.
Les électrons secondaires sont très sensibles à la topographie de l’échantillon, le contraste de l’image étant liée à cette topographie. La détection des électrons rétrodiffusés fournit une image dont le contraste est lié à la composition chimique de l’échantillon. Notre appareil n’est pas équipé pour la détection Auger.
La microanalyse X ou spectroscopie de rayons X dispersive en énergie (EDX), permet la détection des rayons X émit par l’échantillon balayé par le faisceau d’électrons source. La longueur d’onde des rayons X est caractéristique des atomes cibles. Ainsi l’analyse de ces rayons permet d’obtenir des informations sur la nature chimique de l’atome.
Pour qui ?
La microscopie électronique à balayage peut être appliquée à de nombreux échantillons pour en étudier la morphologie, la taille ou la composition chimique, voici quelques exemples récents :
- Caractérisation de l’état de surface d’électrodes à base de carbone et de membranes composites pour batteries redox flow
- Etude de la morphologie et de la composition chimique (par EDX) de particules de Metal-Organic Framework déposées sur électrodes carbonées, et ensuite fonctionnalisées.
- Caractérisation de microstructures et films déposées par électrochimie avec des métaux, gels ou oxydes sur supports or, argent ou ITO
- Etude de cristaux de molécules médicamenteuses déposés à l’interface entre deux solutions d’électrolyte
- Etude de la croissance d‘hydroxydes doubles lamellaires sous forme de films en réalisant des coupes transversales mais aussi sous forme de nanoparticules. Pour ces matériaux, l’EDX permet de quantifier le ratio MII/MIII qui compose les feuillets d’hydroxydes métalliques.
- Observation de l’adsorption de films organiques sur des nanoparticules d’oxyde de fer et caractérisation de la taille et de la morphologie de ces nanoparticules (20 à 100 nm).
- Caractérisation morphologique de bactéries Escherichia coli et Staphylococcus aureus sur des surfaces antimicrobiennes mais également de composites bactériens déposés sur électrodes de carbone et plus récemment pour l’observation de virus sur surfaces.
Pour quoi ?
Le MEB fournit des informations sur l’état de surface des matériaux étudiés et permet de caractériser l’impact de certains traitements sur ces surfaces. Le MEB permet également de déterminer la taille et la morphologie de nanomatériaux de type nanoparticule ou film mince.
L’EDX permet d’effectuer une analyse élémentaire de la surface pour déterminer s’il y a adsorption/désorption d’éléments chimiques à la surface après traitement ou manipulation de l’échantillon. La cartographie permet de caractériser avec une très haute résolution la distribution des éléments chimiques à la surface de l’échantillon. Par exemple, elle permet de mettre en évidence l’adsorption préférentielle d’un élément sur une seule partie de l’échantillon.
Comment ?
La plateforme SMI vous propose de discuter de la préparation de vos échantillons, des traitements à leur apporter éventuellement pour leur analyse. Le service dispose d’un évaporateur carbone et d’un métalliseur pour dépôt d’or ou de platine. La chambre d’analyse est large et haute et pourra accueillir sans difficulté vos échantillons.