Julien Aubourg : Développement d’un détecteur STEM-in-SEM pixellisé pour la caractérisation de microstructures

Jury

• Emmanuel Bouzy (Université de Lorraine, directrice de thèse)
• Antoine Guitton (Université de Lorraine, co-directeur de thèse)
• Cyril Langlois (INSA Lyon, rapporteur)
• Emad Oveisi (EPFL, rapporteur)
• Alexandre Mussi (Université de Lille, examinateur)
• Edgar Rauch (Université Grenoble Alpes, examinateur)
• Yudong Zhang (Université de Lorraine, examinatrice)
• Guillaume Brunetti (JEOL (Europe), invité)

Mots clés : Microscopie électronique, Faible énergie d’électron, Matrice de micro-miroirs, STEM-in-SEM, On-Axis TKD, Caractérisation de microstructures

Abstract

La microscopie électronique est essentielle pour l’analyse des micro- et nanostructures, permettant aux scientifiques de comprendre et de prédire les performances des matériaux. Le microscope électronique en transmission (TEM) et le microscope électronique à balayage (SEM) sont deux instruments complémentaires qui fournissent respectivement des informations à l’échelle micro/nano et macro/méso. En parallèle, la technique de microscopie électronique en transmis- sion à balayage dans un microscope électronique à balayage (STEM-in-SEM) a été utilisée en biologie pour analyser des lames minces avec de faibles énergies d’électrons (30 keV ou moins). Aujourd’hui, cette technique suscite de plus en plus d’intérêt dans diverses disciplines scientifiques. Cependant, l’établissement de conditions d’imagerie précises reste difficile, limitant les possibil- ités d’acquisition de micrographies et leurs analyses. Une nouvelle approche STEM-in-SEM est proposée pour surmonter les limitations pratiques des techniques traditionnelles de caractérisation microstructurale dans les lames minces. Cette méthode utilise une matrice de micro-miroirs (DMD) pour reproduire des caractérisations similaires à celles du TEM tout en minimisant la présence d’artefacts pouvant entraver les analyses des micrographies. De plus, la technique développée intègre la technique de diffraction de Kikuchi en transmission on-axis (On-Axis TKD), permettant une acquisition rapide de clichés de diffraction avec un rapport signal sur bruit élevé. Les résultats expérimentaux démontrent la capacité à obtenir des clichés de diffraction et des micrographies de défauts de microstructure en utilisant des conditions ajustables de champ clair et de champ sombre. En outre, des possibilités de développement du détecteur sont explorées. La technique STEM-in-SEM pixelisée promet des avancées importantes dans la caractérisation microstructurale en fournissant des informations similaires et complémentaires à celles du TEM, et ce, avec une plus grande facilité.