HISTORIQUE
La microscopie électronique à balayage (MEB ou SEM pour Scanning Electron Microscopy en anglais) est une technique de microscopie électronique basée sur le principe des interactions électrons-matière, capable de produire des images en haute résolution de la surface d’un échantillon.Le microscope électronique, utilise un faisceau d'électrons accélérés sous une différence de potentiel donnée, pour produire une image agrandie de la matière.
La découverte de l'électron et de ses propriétés.
En 1897 J.J Thomson détermine le rapport e/m entre la charge et la masse de ces particules. Milikan, en 1909, mesure leur charge et en déduit leur masse. A la même époque Birkeland et Poincaré réalisent des expériences sur les faisceaux d'électrons (connus sous le nom de rayons cathodiques) qui montrent qu'il est possible de les faire converger vers des points privilégiés de l'espace au moyen de champs magnétiques de révolution en particulier.
Louis de Broglie établie l'aspect ondulatoire des électrons. En parallèle, Hans Bush établit les bases de l'optique photonique, et montre la similarité entre des lentilles optiques, et des lentilles électromagnétiques.
Le 4 Juin 1931, Max Knoll fait des expériences avec son étudiant Ernst Ruska et présente les premières images obtenues avec un microscope à deux lentilles fonctionnant sous une tension de quelques milliers de volts. Déjà une résolution de quelques dizaines de nanomètres était atteinte, et les limites de la microscopie photonique étaient franchies. ( Ernst Ruska a eut le prix nobel en 1986).
Schéma du premier microscope électronique par Ruska
Basé sur les travaux de Max Knoll et Manfred von Ardenne dans les années 30, le principe du MEB consiste en un faisceau d’électrons balayant la surface de l’échantillon à analyser qui, en réponse, réémet certaines particules. Ces particules sont analysées par différents détecteurs qui permettent de reconstruire une image en trois dimensions de la surface.A la même époque, les techniques de préparation d'échantillons minces se dévellopent, et les premières images de bactéries, de virus et de particules de carbone sont obtenues.
En 1939, des images acquises avec différents instruments dans le monde prouvent qu'une résolution de dix nanomètres est atteinte.
Les travaux menés au laboratoire de Charles Oatley dans les années 1960 à l’université de Cambridge ont grandement contribué au développement des MEB et ont conduit en 1965 à la première commercialisation par Cambridge Instrument Co. Aujourd’hui, la microscopie électronique à balayage est utilisée dans des domaines allant de la biologie aux sciences des matériaux et un grand nombre de constructeurs proposent des appareils de série équipés de détecteurs d’électrons.
Depuis une dizaine d’années, l’introduction du canon à effet de champ dans la formation du faisceau d’électrons a fait évoluer le microscope à balayage, ce qui a permit d’atteindre une résolution de un nanomètre.
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