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Accueil du site > Divers > Soutien à la recherche > Activités relatives à la microscopie > The precession of electrons

The precession of electrons

18 février 2011

Ces dernières années, le développement des problématiques liées à la maîtrise des matériaux de taille nanométriqueconnaît un essor considérable. Ceci est dû aux développements technologiques les plus récents qui nécessitent une miniaturisation et une intégration de plus en plus poussées mais aussi parce que les matériaux présentent, à ces échelles, des propriétés remarquables par rapport aux matériaux massiques (effets quantiques de taille, réactivité de surface, …).
 
Dans ce cadre, comprendre et résoudre la structure de matériaux de taille nanométrique est un défi très important car, actuellement, les techniques de diffraction classique (des rayons X, de neutrons et des électrons) ne permettent pas d’accéder à une structure précise des films minces et des nano-objets. La microscopie électronique en transmission (MET) est une technique intéressante par ses capacités à explorer la matière à l’échelle nanométrique. Cependant, la forte interaction électrons-matière et les conditions dynamiques de diffraction, sources d’artefacts difficilement modélisables, ont longtemps limité la résolution d’une structure cristalline sur de simples informations de diffraction des électrons. Dans le but de contourner cette limitation, plusieurs laboratoires de microscopie s’intéressent à la méthode dite de « précession des électrons » inventée par Vincent et Midgley [1] dans le but d’améliorer la qualité des diagrammes de diffraction en axe de zone obtenus par MET.
 
Concrètement, il s’agit de faire pivoter le faisceau d’électron autour de l’axe optique du microscope en formant un cône creux renversé dont le sommet est l’échantillon. Il faut donc annuler la rotation du faisceau en dessous de l’échantillon par un mouvement égal et opposé pour obtenir un diagramme de point. Les intérêts de cette technique sont :
- un nombre moins important de faisceaux diffractés à chaque instant ce qui réduit fortement les interactions dynamiques entre les différents faisceaux diffractés et fait disparaître les réflexions cinématiquement interdites,
- l’inclinaison du faisceau permet d’observer des réflexions à grands indices hkl tout en conservant un cliché de diffraction centré grâce à la rotation (le faisceau transmis reste le centre du cliché),
- la rotation du faisceau permet d’intégrer une grande partie de la <<rocking curve>> de chaque réflexion ce qui permet d’observer l’intensité réelle de chaque réflexion.
 

 

[1] R. Vincent and P.A. Midgley, Ultramicroscopy 53 (1994) 271-282.