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Laquelle des affirmations suivantes est vraie à propos des microscopes électroniques à balayage mais pas pour les autres types de microscopes ? (A) La diffraction des électrons est utilisée dans la formation d’images. (B) La structure interne des objets peut être imagée. (C) Les électrons qui partent de l’objet observé et vont vers le microscope à tunnel quantique sont utilisés dans la formation d’images. (D) Les lentilles électriques, magnétiques et électromagnétiques font partie du microscope. (E) Les électrons diffusés à partir de l’objet image sont utilisés dans la formation d’images.
Dans cette question, on nous demande quelle caractéristique des microscopes à balayage n’est pas commune aux autres types de microscopes utilisés. Pour ce faire, rappelons les différents types de microscopes à balayage.
Il existe des microscopes à transmission électronique, ci-après abrégés en TEM, qui créent une image d’un échantillon en comparant les intensités des électrons qui traversent l’échantillon à différents angles et longueurs d’onde.
Un autre type de microscope est le microscope à balayage électronique, ci-après abrégé en SEM. Comme le TEM, le SEM utilise des électrons accélérés car leur courte longueur d’onde de Broglie permet de résoudre des caractéristiques de taille nanométrique.
Comme le TEM, le SEM envoie un faisceau d’électrons sur un échantillon. Contrairement au TEM, cependant, le faisceau d’électrons utilisé par le SEM est dévié par l’échantillon plutôt que de le traverser. Le SEM collecte ensuite les électrons qui sont diffusés à partir de la surface de l’échantillon pour former une image. Cela signifie qu’il n’y a pas de limites d’épaisseur pour les échantillons SEM, alors que les échantillons TEM ne peuvent mesurer que des échantillons d’environ 100 nanomètres d’épaisseur, car ils doivent le traverser, ce qui est plus difficile pour les échantillons plus épais. En outre, en raison de cette différence de mesure, un SEM forme une image de la surface de l’échantillon, tandis qu’un TEM forme une image à partir d’un motif de diffraction basé sur la structure intérieure de l’échantillon.
Il existe également une microscopie à tunnel à balayage, appelée STM. Contrairement au SEM et au TEM, le STM n’envoie pas d’électrons sur un échantillon. Au lieu de cela, le microscope à effet tunnel capte les électrons qui s’échappent de la surface d’un échantillon par le processus connu sous le nom d’effet d’effet de tunnel quantique. En revanche, contrairement à la méthode SEM et TEM, la résolution d’un STM ne dépend pas de la longueur d’onde de l’électron.
Cela signifie que, tout comme le SEM, le STM forme une image directe de la surface de l’échantillon. Ainsi, puisque le TEM utilise un modèle de diffraction qui révèle des informations sur la structure interne de l’échantillon, puisque les électrons le traversent, c’est la seule technique de microscopie qui permet d’obtenir des informations internes. Ni le SEM ni le STM ne peuvent le faire.
Maintenant que l’on a passé en revue les différents types de microscopes, analysons les réponses possibles qui nous ont été données pour déterminer ce qui est vrai pour les microscopes électroniques à balayage, SEM.
La réponse (A) dit que la diffraction des électrons est utilisée dans la formation d’images. On peut exclure cette réponse car ce n’est qu’une caractéristique des microscopes électroniques à transmission.
La réponse (B) dit que la structure interne des objets peut être imagée. Mais encore une fois, la seule technique de microscope qui peut le faire est la TEM, lorsque les électrons traversent l’échantillon. Donc, ce n’est pas la bonne réponse non plus.
La réponse (C) dit que les électrons qui se déplacent de l’objet observé vers le microscope par effet de tunnel quantique sont utilisés dans la formation d’images. Cette technique est utilisée uniquement en microscopie à effet tunnel, pas en SEM. La réponse (C) peut donc être éliminée.
La réponse (D) suggère que les lentilles électriques, magnétiques et électromagnétiques font partie du microscope. Rappelons que c’est le microscope électronique à transmission qui utilise à la fois des lentilles électrostatiques et des lentilles magnétiques. Les électrons du faisceau d’électrons sont envoyés à travers une lentille électrostatique pour accélérer à mesure qu’ils se rapprochent de l’échantillon, puis les électrons qui traversent sont dirigés à l’aide d’une lentille magnétique vers un écran où l’image peut être formée. Un SEM n’utilise pas de lentilles électriques, magnétiques et électromagnétiques dans sa construction, donc (D) n’est pas la bonne réponse.
La seule réponse restante est (E) : les électrons diffusés par l’objet imagé sont utilisés dans la formation de l’image. Rappelons qu’un SEM envoie un faisceau d’électrons sur un échantillon. Mais contrairement à un TEM, un SEM recueille les électrons qui sont dispersés plutôt que de passer à travers l’échantillon. C’est la principale caractéristique d’un SEM. Et donc la réponse (E) est vraie au sujet des microscopes électroniques à balayage. La bonne réponse est donc la réponse (E).
