Observation directe des surfaces metalliques par reflexion 



C. Fert 



Labor atoire d'Optiqiie Electroniqiie, Toulouse 



Au cours des dernieres annees, I'observation directe 

 des surfaces par reflexion d'electrons a donne lieu 

 a diverses recherches, et plusieurs communications 

 de ce congres sont consacrees aux applications de 

 cette methode. 



Je desire presenter ce probleme du point de vue 

 du physicien, en insistant sur les faits nouveaux 

 depuis le Congres de Londres (1954). 



Generalites. — Dans un microscope electronique par 

 « reflexion », Tobjet est « eclaire » par un faisceau 

 d'electrons monocinetiques. Les electrons diffuses 

 dans la direction de Tobjectif servent a la formation 

 de I'imagei. 



L'axe du faisceau qui eclaire I'objet est incline par 

 rapport a Taxe de Tobjectif d'un angle d^ -r 0, (fig. 1). 

 L'objet est eclaire sous un angle 0^ (angle d'eclaire- 

 ment). La surface de Tobjet fait avec l'axe de 

 I'objectif un angle 6. (angle d'observation). 



Angle 02 et distorsion de I'image : L'image qui se 

 forme sur I'ecran est celle de la projection de la 

 surface de l'objet sur le plan de front conjugue de 

 I'ecran. Soit Mi le grandissement. Si un quadrillage 

 carre de cote a est trace sur ^objet^ l'image de 

 chaque carre est un rectangle de cote Mi a et M^ 

 sin Oo a. On parle de deux grandissements caracte- 

 ristiques Mj et M. = Mi/sin 6.,. On peut dire que le 

 rapport M2/M1 = sin d.^ caracterise une « distorsion » 

 de l'image. 



Angle 61 et sensibilite au relief : Nous verrons que 

 6*1 est toujours petit devant (I. ■ I'eclairage est tres 

 rasant. Les asperites de l'objet portent ombre sur sa 

 surfaced Si 0^ est tres petit, les ombres sont tres 



l=h 



sin (Oi + gg) 

 sin Oi 



allongees, la sensibilite au relief tres bonne : une 

 asperite de quelques millimicrons est mise en evi- 

 dence. Cette cause de contraste est preponderante 

 devant toutes les autres, ce qui distingue nettement 

 la microscopic electronique par reflexion d'autres 

 methodes d'observation directe des surfaces (micros- 

 cope Electronique a emission par exemple). 



Influence de 0^ et d, sur la resolution : Micros- 

 copic electronique par reflexion sous grand angle. — 

 Jusqu'en 1954, la seule technique utilisee etait celle 

 de ['observation rasante* : 0., petit, de I'ordre de 

 4 a 6°, M1/M2 de I'ordre de 10 a 15; dans ces condi- 

 tions, la distorsion des images est tres genante, mais 

 il etait admis que si 0, etait plus grand la dispersion 

 des vitesses des electrons diffuses devenait importante 

 et la resolution mauvaise^ 



Canon a electrons y*^ 



Condenseur 



Canon a ions 

 Objet 



Objectif 



Diaphragme 

 d'objectif 



Diaphragme 

 de selection 



Lentille intermediaire 



(Systeme dispersif) 



r 



Projecteur 



Groupe quadripolaire 

 (anamorphose) 



Ecran fluorescent 

 Emulsion 



^ 

 ^ 



n 



r 



6^ 



Binoculaire 



Fig. 1. Direct observation of solid surfaces by reflection. 

 Apparatus. 



Nous avons cherche a determiner experimentale- 

 ment I'influence reelle de 62. 



A notre surprise, I'experience a montre que, si 

 l'objet est tres propre, tres peu corrode et le faisceau 

 incident rasant (0i petit, 1 a 3 par exemple), la 

 resolution ne varie pas, pour une ouverture donnee, 

 si 02 augmente. Elle est, par exemple, voisine de 

 300 A pour une ouverture 2a =5 10"^ radians, 

 pour la plupart des echantillons examines. 



^ Le premier essai demicroscopieelectroniqueparreflexion 

 est du a Ruska (5). 



2 On suppose que un cote est oriente perpendiculairement 

 au plan d'incidence. 



' La longueur apparente, en projection sur le plan de 

 front conjugue de Tecran, de Fombre d'une asperite de hau- 

 teur Il est 



* Voir par exemple : Dupouy et Fert, Congres de Londres 

 (1954). La premiere publication sur cette technique est celle 

 de von Borries (1). 



* Dans le microscope electronique par retlexion, c'est 

 I'aberration chromatique de Tobjectif qui limite la resolution. 



