La microscopie électronique à balayage (Scanning Electron Microscopy " MEB " ou " SEM ") est une technique capable de produire des images en haute résolution de la surface d’un échantillon. Le MEB est utilisé dans de nombreux domaines ; de la biologie aux sciences des matériaux en passant par la microélectronique... et sur tous types d'échantillon, même les isolants peuvent être observés après métallisation. L'analyse se déroule sous atmosphère inerte contrôlée ou encore sous basse tension (proche du kV).
La microscopie électronique à balayage est proche dans son principe de la microscopie optique. Cependant, la longueur d'onde associée au faisceau électronique étant beaucoup plus faible que celle d'un faisceau de lumière, la résolution latérale en microscopie électronique s'en trouve nettement améliorée. Il existe, néanmoins, des contraintes liées à l'utilisation des électrons : la présence d'un vide poussé dans la colonne du microscope est indispensable.
Le faisceau électronique est produit dans un « canon à électrons » puis est dirigé au travers d'un ensemble de lentilles électromagnétiques et de bobines de balayage formant la colonne du MEB.
Électrons secondaires
Lors de la collision entre les électrons primaires du faisceau et les atomes de l’échantillon, un électron primaire peut céder une partie de son énergie à un électron des couches superficielles (< quelques nm) de l'échantillon provoquant son éjection. Ces derniers, appelés électrons secondaires, sont représentatifs de la topographie de l’échantillon.
Électrons rétrodiffusés
Les électrons rétrodiffusés résultent de la diffusion quasi élastique des électrons du faisceau primaire par les noyaux des atomes en surface de l’échantillon. Ils ont donc une énergie proche de l’énergie du faisceau primaire et une profondeur d’échappement de l’ordre de 10 à 200 nm. La détection des électrons rétrodiffusés fournit une image dont le contraste est lié à la composition chimique de l’échantillon.
Électrons Auger
Ils correspondent aux électrons d’une couche profonde de l’atome cible éjectés lors de la collision avec le rayon primaire. Leur énergie est caractéristique de l’atome qui les a émis et permet ainsi d’obtenir des informations sur la composition chimique de la surface de l’échantillon.
Microanalyse X
L’émission de rayons X, dont la longueur d’onde est caractéristique des atomes cibles, permet d’obtenir des informations sur la nature chimique de l’atome.