PHYS-637: Electron Matter Interactions in Transmission Electron Microscopy

Résumé

This course will present the fundamentals of electronâmatter interactions, as occuring in the energy range available in modern transmission electron microscopes, namely 60-300 keV electrons. Diffraction and high-resolution image formation as well as electron energy-loss spectrometry will be covere

Source officielle

https://edu.epfl.ch/coursebook/fr/electron-matter-interactions-in-transmission-electron-microscopy-PHYS-637

Page Moodle

http://go.epfl.ch/PHYS-637

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Diffraction des électrons

La diffraction des électrons est une technique utilisée pour l'étude de la matière qui consiste à bombarder d'électrons un échantillon et à observer la figure de diffraction résultante. Ce phénomène se produit en raison de la dualité onde-particule, qui fait qu'une particule matérielle (dans le cas de l'électron incident) peut être décrite comme une onde. Ainsi, un électron peut être considéré comme une onde, comme pour le son ou les vagues à la surface de l'eau. Cette technique est similaire à la diffraction X et à la diffraction de neutrons.

Spectroscopie de perte d'énergie des électrons

La spectroscopie de perte d’énergie des électrons (electron energy loss spectroscopy, EELS) est une technique d'analyse dans laquelle le matériau à analyser est exposé à un faisceau d'électrons dont l'énergie cinétique est située dans une plage relativement étroite. Certains de ces électrons seront soumis à des interactions inélastiques avec l'échantillon, ce qui signifie qu'ils perdront de l'énergie et que leurs trajectoires subiront une déflexion faible et aléatoire.

Diffraction d'électrons rétrodiffusés

thumb|Cliché de diffraction obtenu par EBSD thumb|Cliché EBSD du silicium monocristallin, obtenu à 20 kV avec un canon à émission de champ right|thumb|Principe de l’EBSD La diffraction d'électrons rétrodiffusés (en anglais electron backscatter diffraction ou EBSD, ou encore backscatter Kikuchi diffraction ou BKD) est une technique cristallographique microstructurale permettant de mesurer l'orientation cristallographique de nombreux matériaux, qui peut être utilisée pour déterminer la texture ou l'orientation

Électron

L'électron, un des composants de l'atome avec les neutrons et les protons, est une particule élémentaire qui possède une charge élémentaire de signe négatif. Il est fondamental en chimie, car il participe à presque tous les types de réactions chimiques et constitue un élément primordial des liaisons présentes dans les molécules. En physique, l'électron intervient dans une multitude de rayonnements et d'effets.

Cristallographie aux rayons X

La cristallographie aux rayons X, radiocristallographie ou diffractométrie de rayons X (DRX, on utilise aussi souvent l'abréviation anglaise XRD pour X-ray diffraction) est une technique d'analyse fondée sur la diffraction des rayons X par la matière, particulièrement quand celle-ci est cristalline. La diffraction des rayons X est une diffusion élastique, c'est-à-dire sans perte d'énergie des photons (longueurs d'onde inchangées), qui donne lieu à des interférences d'autant plus marquées que la matière est ordonnée.

Cécile Hébert

Cécile Hébert est née en France, en 1970. Elle a obtenu son diplôme d'ingénieure (option physique) puis son doctorat ("Etude d'un nouveau filtre d'énergie des électrons pour le microscope électronique à transmission") à l'Ecole centrale de Paris. Doctorante dans le laboratoire du professeur Jouffrey, elle a créé un nouveau filtre d'énergie des électrons, pour le microscope électronique à transmission, qui a été breveté par le CNRS. En tant que post-doctorante dans le laboratoire du professeur Schattschneider, elle a mené à bien une étude marquante sur la simulation des structures fines des seuils de perte d'énergie des électrons en comparaison avec l'expérience. En 2005, elle a été l'une des actrices principales dans l'élaboration du projet européen CHIRALTEM visant à développer dans le microscope électronique à transmission une méthode similaire à la méthode XMCD (X Ray Magnetic Circular Dichroism) connue en spectrométrie d'absorption des rayons X.

Duncan Alexander

Duncan Alexander graduated with a PhD in Materials Science and Metallurgy at the University of Cambridge in 2003 for a thesis on the kinetics of metallurgical phase transformations under the direction of Lindsay Greer. From 2003 to 2007 he held a Royal Society Overseas Research Fellowship at the University of Sydney, and then post-doctoral positions at the University of Cambridge and Arizona State University, working first on materials electrochemistry with Carsten Schwandt and Derek Fray, and then the characterization of atmospheric aerosol particles with Peter Crozier and Jim Anderson. In 2007 he came to EPFL as a scientific collaborator in the group of László Forró, and from 2008 to 2017 he was a staff scientist at EPFL’s Interdisciplinary Centre for Electron Microscopy (CIME), specializing in the application of advanced transmission electron microscopy techniques and enabling electron microscopy research activities for groups across EPFL through teaching, training and support. In 2018 he joined the Electron Spectrometry and Microscopy Laboratory (LSME) as a full-time research scientist dedicated to advancing transmission electron microscopy techniques, and was promoted to the status of Research and Teaching Associate. In 2019, together with LSME director Cécile Hébert, he launched the first MOOC on transmission electron microscopy for materials science: https://www.coursera.org/learn/microscopy/For a complete list of peer-reviewed publications, see:https://orcid.org/0000-0003-4350-8587

Thomas La Grange