Morphologie, topographie, structure cristalline, composition chimique des matériaux du génie civile - MEB/FIB/EDX

Le génie civil est une discipline qui rassemble l'ensemble des techniques de constructions civiles ; de la conception, à l'entretien en passant par la construction, l'exploitation et la réhabilitation d'ouvrages d'infrastructures tels que les routes, les ponts, les canaux, les barrages et les bâtiments... Les matériaux utilisés dans ce domaine peuvent être classés en deux grandes catégories : les naturels (bois, argile, pierre, sable) et les manufacturés (béton, briques, plâtre,  laine minérale, métaux, composites, plastiques, etc.).

L'imagerie MEB fournit des informations morphologiques et structurales de la surface d'un échantillon. Couplée avec un faisceau d'ions focalisés (FIB), une visualisation du matériau en coupe est obtenue. Munie d'un détecteur EDX ce sont les données de composition chimique élémentaire qui sont acquises.

La Microscopie Electronique à Balayage (MEB ou Scanning Electron Microscopy SEM) permet d'identifier les dommages dans les matériaux de construction tels que la corrosion, les défaillances de structure et autres, provenant principalement des conditions environnementales. Le système FIB-MEB à double faisceaux fournit des informations précieuses sur la subsurface des matériaux et permet d'obtenir une visualisation 3D de ces matériaux. Le MEB utilisé en combinaison avec les détecteurs BSE et EDX donne accès aux détails de composition chimique des mélanges de béton, sable et autres matériaux granulaires. 

Le MEB est une technique capable de produire des images en haute résolution de la surface d’un échantillon. Il 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 matériaux isolants peuvent être observés après métallisation, sous atmosphère inerte contrôlée ou encore sous basse tension (proche du kV).

Le MEB couplé au FIB est généralement utilisé pour étudier la morphologie en 3D avec une résolution nanométrique d’une surface ou d’un objet. La composition chimique élémentaire peut également être obtenue par microanalyse X.

Le principe de cette technique repose sur l'utilisation d'un faisceau d’électrons incidents de quelques dizaines de kilovolts balayant la surface de l’échantillon qui réémet alors tout un spectre de particules et de rayonnements : électrons secondaires, électrons rétrodiffusés, électrons Auger et rayons X. La détection des différentes particules ou rayonnement émis fournit des informations sur l’échantillon : sa morphologie, sa topographie, sa structure cristalline, sa composition chimique élémentaire (analyse qualitative et semi quantitative)...

TESCAN ANALYTICS possède une expertise de plus de 30 années dans l'utilisation du MEB/FIB/EDX sur tous types de matériaux, isolants ou conducteurs... Avec des instruments de dernière génération, notre équipe d'experts travaille avec l'ensemble des secteurs industriels.

Image 1 : Imagerie MEB des fibres d'amiante 

Image 2 : Imagerie MEB de cendres volantes

Image 3 : Imagerie MEB de la structure de ciment

Image 4 : Imagerie MEB d'ettringite de béton 

Vidéo 1 : Reconstruction 3D MEB/FIB de fibres d'actinolite 

Dans ces exemples non exhaustifs, il a été démontré que la microscopie électronique à balayage (MEB) associée ou non à la FIB et à l'EDX est un outil de microscopie ultra puissant pour l'étude structurale et chimique des matériaux dans le milieu du génie civile.

Avec une excellente profondeur de champ (~ 100 x celle de la microscopie optique), le MEB fournit des images haute résolution de tous les matériaux.

Pour plus d'applications d'analyse par MEB ou par nos autres techniques analytiques et microscopie, cliquez ici.

La combinaison des techniques MEB/EDX et ToF-SIMS facilite l'analyse complète de la composition des matériaux. La tomographie RX permet de visualiser de manière non destructive les caractéristiques internes telles que la porosité, les fissures et la répartition des phases. En mode dynamique, il est possible de visualiser les changements en 3D des structures internes lorsqu'elles subissent des modifications telles que le chargement ou l'absorption de liquides.