ISO 15932:2013
(Main)Microbeam analysis — Analytical electron microscopy — Vocabulary
Microbeam analysis — Analytical electron microscopy — Vocabulary
ISO 15932:2013 defines terms used in the practice of AEM. It covers both general and specific concepts classified according to their hierarchy in a systematic order. It is applicable to all standardization documents relevant to the practice of AEM. In addition, some parts of this International Standard are applicable to those documents relevant to the practice of related fields (e.g. TEM, STEM, SEM, EPMA, EDX) for the definition of those terms common to them.
Analyse par microfaisceaux — Microscopie électronique analytique — Vocabulaire
L'ISO 15932:2013 définit les termes utilisés dans les applications de la microscopie électronique analytique (MEA). Elle couvre à la fois des concepts généraux et des concepts spécifiques, classés selon le rang hiérarchique qu'ils occupent dans un ordre systématique. L'ISO 15932:2013 s'applique à tous les documents de normalisation relatifs à la pratique de la MEA. En outre, certaines parties de l'ISO 15932:2013 sont applicables aux documents relatifs à la pratique de techniques apparentées (par exemple MET, MEBT, MEB, EPMA, EDX) pour la définition des termes communs à ces techniques.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15932
First edition
2013-12-15
Microbeam analysis — Analytical
electron microscopy — Vocabulary
Analyse par microfaisceaux — Microscopie électronique analytique
— Vocabulaire
Reference number
©
ISO 2013
© ISO 2013
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Published in Switzerland
ii © ISO 2013 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
0 Scope . 1
1 Abbreviated terms . 1
2 Definitions of terms used in the physical basis of AEM . 2
3 Definitions of terms used in AEM instrumentation . 5
4 Definitions of terms used in specimen preparation of AEM .10
5 Definitions of terms used in AEM image formation and processing .11
6 Definitions of terms used in AEM image interpretation and analysis .13
7 Definitions of terms used in the measurement and calibration of AEM image magnification
and resolution .17
8 Definitions of terms used in electron diffraction in AEM .18
Bibliography .21
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2. www.iso.org/directives
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received. www.iso.org/patents
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
The committee responsible for this document is ISO/TC 202, Microbeam analysis, Subcommittee
SC 1, Terminology.
iv © ISO 2013 – All rights reserved
Introduction
Analytical electron microscopy (AEM) is a technique used to qualitatively determine and quantitatively
measure the elemental composition and examine the electronic state of the small volume of solid
material observed by transmission electron microscopy (TEM) and scanning transmission electron
microscopy (STEM). AEM is based on the physical mechanism of electron-stimulated X-ray spectrometry
and electron energy loss spectrometry (EELS). AEM also provides structural information from small
[9]
regions by microdiffraction while still possessing the capability of high-resolution imaging.
As a major sub-field of microbeam analysis (MBA), AEM is widely applied in diverse business sectors (high-
technology industries, basic industries, metallurgy and geology, biology and medicine, environmental
protection, trade, etc.) and has a wide business environment for standardization.
The standardization of terminology in a technical field is one of the basic prerequisites for the
development of standards on other aspects of that field.
This International Standard is relevant to the international scientific and engineering communities that
require an AEM vocabulary that contains consistent definitions of terms, as they are used in the practice
of MBA combined with TEM and STEM.
This International Standard is one developed in a package of standards on scanning electron microscopy
(SEM; ISO 22493), electron probe X-ray microanalysis (EPMA; ISO 23833), energy-dispersive X-ray
spectrometry (EDS; ISO 22309), etc., which have been either already developed or are to be developed
by ISO/TC 202, Microbeam analysis, to completely cover the field of MBA.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15932:2013(E)
Microbeam analysis — Analytical electron microscopy —
Vocabulary
0 Scope
This International Standard defines terms used in the practice of AEM. It covers both general and specific
concepts classified according to their hierarchy in a systematic order.
This International Standard is applicable to all standardization documents relevant to the practice of
AEM. In addition, some parts of this International Standard are applicable to those documents relevant
to the practice of related fields (e.g. TEM, STEM, SEM, EPMA, EDX) for the definition of those terms
common to them.
NOTE See also the ISO online browsing platform (OBP): https://www.iso.org/obp/ui/
1 Abbreviated terms
AEM analytical electron microscope/microscopy
CBED convergent beam electron diffraction
CCD charge-coupled device
CRT cathode ray tube
EDS energy-dispersive X-ray spectrometer/spectroscopy
EDX energy-dispersive X-ray spectrometer/spectroscopy
EELS electron energy loss spectrometer/spectroscopy
EPMA electron probe microanalysis
FFT fast Fourier transform
FIB focused ion beam
FWHM full width at half maximum
HAADF high-angle annular dark field
HREM high-resolution transmission electron microscope/microscopy
LAADF low-angle annular dark field
MBA microbeam analysis
SE secondary electron
SEM scanning electron microscopy
STEM scanning transmission electron microscope/microscopy
TEM transmission electron microscope/microscopy
2 Definitions of terms used in the physical basis of AEM
2.1
electron optics
science that deals with the trajectory of electrons as they pass through electrostatic and/or
electromagnetic fields
[SOURCE: ISO 22493, modified]
2.1.1
electron source
device that generates electrons necessary for forming an electron beam in an electron optical system
2.1.1.1
energy spread
diversity of energy of electrons in the incident beam
[SOURCE: ISO 22493, modified]
2.1.1.2
effective source size
effective dimension of the electron source typically measured at the beam crossover
[SOURCE: ISO 22493, modified]
2.1.2
electron emission
ejection of electrons from the surface of a material under certain excitation conditions
[SOURCE: ISO 22493:2008, 3.1.2]
2.1.2.1
thermionic emission
electron emission which relies on the use of high temperature to enable electrons in the cathode to
overcome the work function energy barrier and escape into the vacuum assisted by the application of an
external electrostatic field
[SOURCE: ISO 22493, modified]
2.1.2.2
field emission
electron emission caused by the strong electric field on and near the surface of the material
[SOURCE: ISO 22493, modified]
2.1.2.2.1
cold field emission
field emission in which the emission process relies purely on the applied electric field to extract electrons
from the cathode operating at ambient temperature
[SOURCE: ISO 22493, modified]
2.1.2.2.2
thermal field emission
field emission in which the emission process relies on both the elevated temperature of the cathode tip
and an applied electric field of high voltage
[SOURCE: ISO 22493, modified]
2 © ISO 2013 – All rights reserved
2.1.3
electron lens
basic component of an electron optical system, using an electrostatic and/or electromagnetic field to
change the trajectories of the electrons passing through it
2.1.3.1
electrostatic lens
electron lens employing an electrostatic field formed by a specific configuration of electrodes
2.1.3.2
electromagnetic lens
electron lens employing an electromagnetic field formed by a specific configuration of electromagnetic
coils (or permanent magnets) and pole pieces
[SOURCE: ISO 22493:2008, 3.1.3.2]
2.1.4
focusing
converging an electron beam to a minimum diameter using an electron lens
[SOURCE: ISO 22493, modified]
2.1.5
demagnification
numerical value by which the diameter of the electron beam exiting a lens is reduced in comparison to
the diameter of the electron beam entering the lens
[SOURCE: ISO 22493:2008, 3.1.5]
2.2
electron scattering
electron deflection with or without the loss of kinetic energy as a result of collision(s) with target atom(s)
or electron(s)
[SOURCE: ISO 22493 and ISO 23833, modified]
2.2.1
elastic scattering
electron scattering in which energy and momentum are conserved in the collision system
[SOURCE: ISO 22493:2008, 3.2.1]
2.2.1.1
zero loss
unscattered and elastically scattered electrons (with only minimal loss of energy due to phonon
excitation), giving rise to an intensity peak or the position of which defines zero in the electron energy
loss spectrum
2.2.2
inelastic scattering
electron scattering in which energy and/or momentum are not conserved in the collision system
Note 1 to entry: For inelastic scattering, the electron trajectory is modified by plasmon loss, core loss, and other
multiple scatterings
[SOURCE: ISO 22493, modified]
2.2.2.1
thermal diffuse scattering
electron scattering which is caused by electron-phonon scattering due to thermal vibration of the lattice
2.2.2.2
plasmon loss
type of energy loss in EELS in which the incident electron is affected by the collective oscillations of free
electrons in the specimen and loses kinetic energy as a result
2.2.2.3
inner-shell ionization
excitation of an electron bound in an inner-shell (nonvalence) orbital to an unbound state in the
continuum above the Fermi level
2.2.2.4
core loss
energy loss of an electron in the beam caused by excitation of an inner-shell electron
2.2.3
scattering cross-section
hypothetical area normal to the incident radiation that would geometrically intercept the total amount
of radiation actually scattered by a scattering atom
Note 1 to entry: Scattering cross-section is usually expressed only as area (m ).
[SOURCE: ISO 22493:2008, 3.2.3]
2.3
Bloch wave
wave function of an electron in a periodic crystal potential, which is written as the product of a plane
wave envelope function and a periodic function that has the same periodicity as the crystal potential
2.3.1
anomalous absorption
absorption of Bloch wave in a crystalline material when the wave is symmetric and forms its antinodes
at the nuclei
2.3.2
anomalous transmission
transmission of Bloch wave in a crystalline material when the wave is antisymmetric and forms its
nodes at the nuclei
2.4
coherence
wave property exhibited by electron beams in which two waves share the same frequency and are in phase
Note 1 to entry: Phase shifts between two coherent beams result in interference and generate diffraction patterns.
2.5
TEM
microscopy technique or microscope where images of an ultrathin specimen are obtained by an electron
beam that is transmitted through it
2.5.1
HREM
method for obtaining lattice and crystal structure images by interfering with a transmitted electron
wave and diffracted electron waves using an electromagnetic lens with a small spherical aberration
2.5.2
STEM
transmission electron microscopy technique which rasters the focused electron beam over the specimen
4 © ISO 2013 – All rights reserved
2.5.3
HAADF-STEM
imaging mode in a scanning transmission electron microscope in which images are formed by collecting
very high-angle, incoherently scattered electrons with an annular dark-field detector
2.5.4
LAADF-STEM
imaging mode in a scanning transmission electron microscope in which images are formed by collecting
low-angle elastic and inelastic scattering electrons with an annular dark-field detector
2.5.5
ABF-STEM
imaging technique of acquiring a bright-field scanning transmission electron microscope image with an
annular detector
2.6
electron holography
application of holography techniques to electron waves in which the coherent beam is split into at least
two beams by using an electron biprism
2.6.1
electron prism
device which splits the coherent electron beam into several beams in order to obtain an interferogram
or hologram
2.7
Lorentz electron microscopy
method for observing magnetic domain structures by use of the transmission electron microscope
2.8
phase-contrast electron microscopy
TEM technique in which small phase shifts in the transmitted beam resulting from interactions with the
specimen are converted into amplitude or contrast changes in the image
2.9
electron tomography
reconstruction technique of a three-dimensional structure by the computer-assisted image processing
of a series of projected images obtained by continuously tilting the specimen
3 Definitions of terms used in AEM instrumentation
3.1
electron gun
component that produces an electron beam with a well-defined kinetic energy
[SOURCE: ISO 22493:2008, 4.1]
3.1.1
Schottky emission
thermionic electron emission that takes place under an electric field that enhances the emission by
lowering the surface barrier
[SOURCE: ISO 22493, modified]
3.1.2
field emission gun
electron gun employing field emissions sources, such as cold field electron emission or Schottky emission
3.1.2.1
cold field emission gun
electron gun employing cold field emission
3.1.2.2
extracting electrode
electrode applying the electrostatic potential to extract electrons from the electron source
[SOURCE: ISO 22493:2008, 4.1.1.1.1]
3.1.2.3
thermal field emission gun
electron gun employing thermal field emission
3.1.3
thermionic emission gun
electron gun employing thermionic emission
3.1.3.1
tungsten hairpin gun
thermionic emission gun employing a tungsten hairpin filament as its cathode
3.1.3.2
LaB gun
thermionic emission gun employing a heated block of single-crystal LaB as its cathode
[SOURCE: ISO 22493:2008, 4.1.2.2]
3.1.3.3
anode
electrode in an electron gun, to which a high positive voltage relative to the cathode is applied in order
to accelerate the emitted electrons from the cathode
3.1.3.4
cathode
electrode that serves as the electron emitter in the electron gun, which is at a negative electric potential
relative to the anode
3.1.3.5
accelerating voltage
electrostatic field between the cathode and the anode, which accelerates an electron beam in an electron gun
3.1.3.6
Wehnelt cylinder
cap-shaped electrode placed between the anode and the cathode in the electron gun, which acts to focus
electrons inside the gun and to control the amount of electron emission
3.1.4
brightness
β
current density per unit solid angle in the beam at the focus position
Note 1 to entry: Brightness is given by the formula
2 2 2 2
β = 4i/(π d α ) [A/m ⋅sr]
where i is the beam current, in amps; d is the diameter of the beam crossover, in metres; and α is the beam half-
angle, in rads.
6 © ISO 2013 – All rights reserved
3.1.5
reduced brightness
β′
brightness divided by the electron beam acceleration voltage
Note 1 to entry: Reduced brightness is given by the formula
β′ = β/V
where V is the electron beam acceleration voltage and β is the brightness.
3.1.6
emission current
total electron current emitted from the cathode
3.1.7
saturation
specific cathode heating condition at which a change in the cathode heating current will result in only a
small change in the electron beam current, which is close to its maximum
3.2
electron lens system
combination of various electron lenses to achieve specific electron optics functions
3.2.1
excitation current
electric current flowing in a coil of an electromagnetic lens, which is necessary for the generation of a
magnetic field
3.2.2
aberration
divergence from ideal properties of an electron optical element, e.g. lens defects like spherical aberration,
chromatic aberration, and diffraction, that degrade the lens optical function
[SOURCE: ISO 22493:2008, 4.2.1]
3.2.2.1
chromatic aberration
lens defect which arises because electrons from the same point in the specimen, but of slightly different
energies, will be focused at different positions in the image plane
3.2.2.2
spherical aberration
C
s
lens defect arising from the varying strength of an electromagnetic lens with distance from the optic axis,
which causes rays further from the optic axis to be focused more strongly than those nearer the optic axis
[SOURCE: ISO 22493, modified]
3.2.2.3
astigmatism
phenomenon in which electrons emerging from a point object are focused to form two separate focal
lines at 90° to one another rather than a point focus as formed by a perfectly cylindrical lens
Note 1 to entry: It arises from the lens asymmetric magnetic field caused by machining errors, inhomogeneities
in the pole pieces, asymmetry in the lens windings, and imperfect apertures.
[SOURCE: ISO 22493:2008, 4.2.3]
3.2.3
aperture
diaphragm with an axial opening that defines the transmission of the lens
3.2.3.1
aperture angle
half of the angle subtended by the diameter of the aperture at the point of beam focus
3.2.3.2
aperture diffraction
defect which arises at very small aperture diameters because the wave nature of electrons gives rise to
a diffraction pattern instead of a point in the Gaussian image plane
3.2.3.3
condenser aperture
diaphragm that is used in a fixed or moveable manner in a condenser lens system in order to select
a certain portion of the beam, thereby controlling the size of the illuminated specimen area and the
electron beam dose and also enabling the electron beam convergence to be determined
3.2.3.4
objective aperture
diaphragm placed in the back focal plane of the objective lens in order to select an angular subset of
electrons with which to form the image
3.2.3.5
selected-area (selector) aperture
moveable diaphragm that is used to select only radiation scattered from a specific area of the specimen
to contribute to the formation of a diffraction pattern
3.2.4
stigmator
device that applies weak supplementary magnetic fields to correct astigmatism
3.2.5
condenser lens
electron lens located immediately below the electron gun, which is used to focus the electron beam to
varying degrees to control the current and the convergence of the electron beam that passes down the
electron column
3.2.5.1
cone angle
convergence angle of an incident electron beam
3.2.6
deflection coil
coil that generates a magnetic field to deflect the electron beam
3.2.7
C corrector
s
device that can vary the spherical aberration coefficient (C ) of the objective lens
s
3.2.8
objective lens
first-stage lens in the imaging lens system of AEM, which is used to focus the electron image or probe
3.2.8.1
back focal plane
plane perpendicular to the optic axis of an AEM in which rays leaving the specimen at the same angle
come to a focus
8 © ISO 2013 – All rights reserved
3.2.9
intermediate lens
lens inserted between the objective and projector lenses, which magnifies the objective image or
diffraction pattern and forms the new image upon the objective plane of the projector lens
3.2.9.1
objective plane
plane where electron beams originating from an object converge to form an image of the object
3.2.10
projector lens
final lens in the imaging system, which magnifies the intermediate image and forms the final image on
the recording device
3.3
scanning system
device incorporated in the electron optical system for achieving time-controlled one- or two-dimensional
movement of the electron probe on the specimen surface and synchronized signal collection to generate
line scans or images
3.4
specimen chamber
compartment in which the goniometer stage containing the specimen is accommodated
3.4.1
goniometer stage
device to move the specimen laterally and vertically and to tilt the specimen by tilting the specimen
holder around the longitudinal holder axis
3.4.2
top-entry stage
specimen stage which is inserted from above the pole piece and has rotation symmetry about the optical axis
3.4.3
side-entry stage
specimen stage which is inserted from the side of the column and is useful for material science and
tomography because of its large space above the specimen
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15932
Première édition
2013-12-15
Analyse par microfaisceaux —
Microscopie électronique analytique
— Vocabulaire
Microbeam analysis — Analytical electron microscopy — Vocabulary
Numéro de référence
©
ISO 2013
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Web www.iso.org
Version française parue en 2014
Publié en Suisse
ii © ISO 2013 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
0 Domaine d’application . 1
1 Termes abrégés . 1
2 Définitions des termes utilisés dans les bases physiques de la MEA .2
3 Définitions de termes utilisés dans l’instrumentation de MEA . 6
4 Définitions des termes utilisés dans la préparation de l’échantillon en MEA .11
5 Définitions des termes utilisés dans la formation et le traitement des images en MEA .12
6 Définitions des termes utilisés dans l’interprétation et l’analyse des images en MEA .14
7 Définitions des termes utilisés pour le mesurage et l’étalonnage du grandissement et de la
résolution d’image MEA .18
8 Définitions des termes utilisés dans la diffraction des électrons en MEA .19
Bibliographie .22
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues
(voir www.iso.org/brevets).
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 202, Analyse par microfaisceaux,
sous-comité SC 1, Terminologie.
iv © ISO 2013 – Tous droits réservés
Introduction
La microscopie électronique analytique (MEA) est une technique utilisée pour déterminer
qualitativement et mesurer quantitativement la composition élémentaire et examiner l’état électronique
d’un petit volume d’un matériau solide observé par microscopie électronique en transmission (MET) et
par microscopie électronique à balayage en transmission (MEBT). La MEA est basée sur le mécanisme
physique de la spectrométrie X stimulée par des électrons et de la spectroscopie de perte d’énergie des
électrons. La MEA fournit également des informations structurales à partir de zones de petite taille par
[9]
micro-diffraction tout en possédant une capacité d’imagerie haute résolution .
Étant l’un des principaux sous-domaines de l’analyse par microfaisceaux, la MEA est largement
appliquée dans différents secteurs de l’économie (hautes technologies, industries de base, métallurgie
et géologie, biologie et médecine, protection de l’environnement, commerce, etc.) et elle présente un
vaste environnement commercial pour la normalisation.
La normalisation de la terminologie dans un domaine technique donné est l’une des conditions de base
préalables au développement de normes sur d’autres aspects de ce domaine.
La présente Norme internationale est adaptée aux communautés scientifiques et techniques
internationales qui requièrent un vocabulaire spécifique à la MEA contenant des définitions cohérentes de
termes tels qu’ils sont utilisés pour l’analyse par microfaisceaux combinés à la microscopie électronique
en transmission et à la microscopie électronique à balayage en transmission.
La présente Norme internationale est l’une d’une série de normes élaborées ou destinées à être élaborées
par le comité technique ISO/TC 202, Analyse par microfaisceaux, sur la microscopie électronique à
balayage (MEB, ISO 22493), l’analyse par microsonde électronique (EPMA, ISO 23833), la spectrométrie X
à sélection d’énergie (EDS, ISO 22309), etc., afin de couvrir complètement le domaine de l’analyse par
microfaisceaux.
NORME INTERNATIONALE ISO 15932:2013(F)
Analyse par microfaisceaux — Microscopie électronique
analytique — Vocabulaire
0 Domaine d’application
La présente Norme internationale définit les termes utilisés dans les applications de la microscopie
électronique analytique (MEA). Elle couvre à la fois des concepts généraux et des concepts spécifiques,
classés selon le rang hiérarchique qu’ils occupent dans un ordre systématique.
La présente Norme internationale s’applique à tous les documents de normalisation relatifs à la
pratique de la MEA. En outre, certaines parties de la présente Norme internationale sont applicables aux
documents relatifs à la pratique de techniques apparentées (par exemple MET, MEBT, MEB, EPMA, EDX)
pour la définition des termes communs à ces techniques.
NOTE Voir également la plateforme de consultation en ligne OBP (Online browsing platform):
https://www.iso.org/obp/ui/fr
1 Termes abrégés
MEA microscope/microscopie électronique analytique
CBED diffraction électronique en faisceau convergent
CCD dispositif à couplage de charge
CRT tube cathodique
EDS spectromètre/spectrométrie X à sélection d’énergie
EDX spectromètre/spectrométrie X à sélection d’énergie
EELS spectroscope/spectroscopie de perte d’énergie des électrons
EPMA analyse par microsonde électronique
FFT transformée de Fourier rapide
FIB faisceau d’ions focalisés
FWHM largeur à mi-hauteur
HAADF fond noir annulaire à grand-angle
HREM microscopie/microscope électronique en transmission à haute-résolution
LAADF détecteur de fond noir annulaire à angle faible
MBA analyse par microfaisceaux
SE électron secondaire
MEB microscopie électronique à balayage
MEBT microscopie/microscope électronique à balayage en transmission
MET microscopie/microscope électronique en transmission
2 Définitions des termes utilisés dans les bases physiques de la MEA
2.1
optique électronique
science qui traite de la trajectoire des électrons au travers de champs électrostatiques et/ou
électromagnétiques
[SOURCE: ISO 22493, modifiée]
2.1.1
source d’électrons
dispositif qui génère les électrons nécessaires à la formation d’un faisceau d’électrons dans un système
optique électronique
2.1.1.1
étalement énergétique
diversité de l’énergie des électrons dans le faisceau incident
[SOURCE: ISO 22493, modifiée]
2.1.1.2
taille de source effective
dimension effective de la source d’électrons généralement mesurée au point de croisement des faisceaux
[SOURCE: ISO 22493, modifiée]
2.1.2
émission d’électrons
libération d’électrons par la surface d’un matériau dans certaines conditions d’excitation
[SOURCE: ISO 22493:2008, 3.1.2]
2.1.2.1
émission thermoélectronique
émission d’électrons reposant sur l’utilisation d’une température élevée qui permet aux électrons de la
cathode de vaincre le travail de sortie et de s’échapper dans le vide, assistée par l’application d’un champ
électrostatique externe
[SOURCE: ISO 22493, modifiée]
2.1.2.2
émission de champ
émission d’électrons engendrée par un champ électrique intense à la surface ou au voisinage de la
surface d’un matériau
[SOURCE: ISO 22493, modifiée]
2.1.2.2.1
émission de champ à cathode froide
émission de champ dans laquelle le processus d’émission dépend uniquement du champ électrique
appliqué pour extraire des électrons de la cathode fonctionnant à température ambiante
[SOURCE: ISO 22493, modifiée]
2.1.2.2.2
émission de champ assistée thermiquement
émission de champ dans laquelle le processus d’émission dépend à la fois de la température élevée de la
pointe de la cathode et du champ électrique créé par une haute tension
[SOURCE: ISO 22493, modifiée]
2 © ISO 2013 – Tous droits réservés
2.1.3
lentille électronique
élément de base d’un système optique électronique qui utilise un champ électrostatique et/ou
électromagnétique pour modifier la trajectoire des électrons qui le traversent
2.1.3.1
lentille électrostatique
lentille électronique qui utilise un champ électrostatique formé par une configuration spécifique
d’électrodes
2.1.3.2
lentille électromagnétique
lentille électronique qui utilise un champ électromagnétique formé par une configuration spécifique de
bobinage électromagnétique (ou d’aimant permanent) et de pièce polaire
[SOURCE: ISO 22493:2008, 3.1.3.2]
2.1.4
focalisation
action de faire converger un faisceau d’électrons vers un diamètre minimal en utilisant une lentille
électronique
[SOURCE: ISO 22493, modifiée]
2.1.5
facteur de réduction
valeur numérique correspondant à la diminution du diamètre du faisceau d’électrons sortant d’une
lentille comparé au diamètre du faisceau d’électrons entrant dans la lentille
[SOURCE: ISO 22493:2008, 3.1.5]
2.2
diffusion d’électrons
modification de la trajectoire d’un électron avec ou sans perte d’énergie cinétique à la suite d’une ou de
plusieurs collisions avec un ou plusieurs électrons ou atomes cibles
[SOURCE: ISO 22493 et ISO 23833, modifiée]
2.2.1
diffusion élastique
diffusion d’électrons au cours de laquelle il y a conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement
lors de la collision
[SOURCE: ISO 22493:2008, 3.2.1]
2.2.1.1
perte nulle
électrons non diffusés et électrons diffusés élastiquement, (avec seulement une perte d’énergie minimale
due à l’excitation des photons), générant un pic d’intensité dont la position définit le zéro du spectre de
perte d’énergie des électrons
2.2.2
diffusion inélastique
diffusion d’électrons au cours de laquelle il n’y a pas conservation de l’énergie et de la quantité de
mouvement lors de la collision
Note 1 à l’article: Pour la diffusion inélastique, la trajectoire des électrons est modifiée par perte de plasmons,
perte de cœur et autres dispersions multiples.
[SOURCE: ISO 22493, modifiée]
2.2.2.1
diffusion thermique en diffraction
diffusion d’électrons qui est provoquée par diffusion des électrons par les phonons due aux vibrations
thermiques du réseau
2.2.2.2
perte de plasmons
type de perte d’énergie en EELS où l’électron incident est affecté par les oscillations collectives des
électrons libres dans l’échantillon induisant une perte de l’énergie cinétique
2.2.2.3
excitation de la couche interne
excitation d’un électron lié dans une orbitale d’une couche interne (zéro valence) vers un étant non lié du
continuum au-dessus du niveau de Fermi
2.2.2.4
perte de cœur
perte d’énergie d’un électron dans le faisceau, provoquée par l’excitation d’un électron d’une couche
interne
2.2.3
section efficace de diffusion
surface théorique, perpendiculaire au rayonnement incident, dont la géométrie devrait permettre de
capturer la totalité du rayonnement diffusé par un atome diffusant
Note 1 à l’article: La section efficace de diffusion est en général exprimée simplement comme une surface (m ).
[SOURCE: ISO 22493:2008, 3.2.3]
2.3
onde de Bloch
fonction d’onde d’un électron dans un potentiel cristallin périodique qui est le produit d’une fonction
d’enveloppe d’onde plane et d’une fonction périodique ayant la même périodicité que le potentiel cristallin
2.3.1
absorption anormale
absorption de l’onde de Bloch dans un matériau cristallin lorsque l’onde est symétrique et forme des
anti-nœuds au niveau du noyau
2.3.2
transmission anormale
transmission de l’onde de Bloch dans un matériau cristallin lorsque l’onde est antisymétrique et forme
des nœuds au niveau du noyau
2.4
cohérence
propriété d’une onde présentée par des faisceaux d’électrons où deux ondes partagent la même fréquence
et sont en phase
Note 1 à l’article: Des déphasages entre deux faisceaux cohérents conduisent à des interférences et produisent des
clichés de diffraction.
2.5
MET
technique microscopique ou microscope où les images d’un échantillon ultra mince sont obtenues par un
faisceau d’électrons qui est transmis par l’échantillon
4 © ISO 2013 – Tous droits réservés
2.5.1
HREM
méthode permettant d’obtenir l’image de la structure du réseau et du cristal en interférant une onde
électronique transmise et les ondes électroniques diffractées à l’aide d’une lentille électromagnétique à
faible aberration sphérique
2.5.2
MEBT
technique de microscopie électronique en transmission qui effectue un balayage par trame du faisceau
d’électrons focalisé sur l’échantillon
2.5.3
HAADF-MEBT
mode d’imagerie dans un microscopie électronique à balayage en transmission dans lequel les images
sont formées en collectant des électrons diffusés de manière incohérente à très grand angle à l’aide d’un
détecteur de fond noir annulaire
2.5.4
LAADF-MEBT
mode d’imagerie en microscopie électronique à balayage en transmission dans lequel les images sont
formées en collectant des électrons diffusés de manière élastique ou inélastique à angle faible à l’aide
d’un détecteur de fond noir annulaire
2.5.5
ABF-MEBT
technique d’imagerie consistant à acquérir une image sur fond clair par microscopie électronique à
balayage en transmission à l’aide d’un détecteur annulaire
2.6
holographie électronique
application de techniques d’holographie à des ondes électroniques dans lesquelles le faisceau cohérent
est divisé en au moins deux faisceaux à l’aide d’un biprisme électronique
2.6.1
prisme électronique
dispositif qui divise le faisceau cohérent d’électrons en plusieurs faisceaux afin d’obtenir un
interférogramme ou hologramme
2.7
microscopie électronique de Lorentz
méthode permettant d’observer la structure des domaines magnétiques en utilisant un microscope
électronique en transmission
2.8
microscopie électronique à contraste de phase
technique de microscopie électronique en transmission dans laquelle de faibles déphasages du faisceau
transmis résultant d’interactions avec l’échantillon sont caractérisés par des modifications d’amplitude
ou de contraste dans l’image
2.9
tomographie électronique
technique de reconstruction d’une structure tridimensionnelle par traitement d’image assisté par
ordinateur d’une série d’images projetées obtenues en inclinant en continu l’échantillon
3 Définitions de termes utilisés dans l’instrumentation de MEA
3.1
canon à électrons
pièce produisant un faisceau d’électrons d’énergie cinétique bien définie
[SOURCE: ISO 22493:2008, 4.1]
3.1.1
émission Schottky
émission thermoélectronique qui se produit dans un champ électrique qui amplifie l’émission en
diminuant la barrière de surface
[SOURCE: ISO 22493, modifiée]
3.1.2
canon à émission de champ
canon à électrons utilisant des sources d’émission de champ telles que l’émission de champ à froid ou
l’émission Schottky
3.1.2.1
canon à émission de champ à froid
canon à électrons utilisant l’émission de champ à froid
3.1.2.2
électrode d’extraction
électrode portée au potentiel électrostatique nécessaire pour extraire des électrons de la source
d’électrons
[SOURCE: ISO 22493:2008, 4.1.1.1.1]
3.1.2.3
canon à émission de champ assisté thermiquement
canon à électrons utilisant l’émission de champ assistée thermiquement
3.1.3
canon à émission thermoélectronique
canon à électrons utilisant l’émission thermoélectronique
3.1.3.1
canon à filament de tungstène
canon à émission thermoélectronique dont la cathode est formée par un filament de tungstène plié en
épingle à cheveux
3.1.3.2
canon à pointe LaB
canon à émission thermoélectronique dont la cathode est constituée d’un monocristal LaB chauffé
[SOURCE: ISO 22493:2008, 4.1.2.2]
3.1.3.3
anode
électrode dans un canon à électrons, à laquelle est appliquée une tension positive élevée par rapport à la
cathode afin d’accélérer les électrons émis par celle-ci
3.1.3.4
cathode
électrode qui sert d’émetteur d’électrons dans le canon à électrons, portée à un potentiel électrique
négatif par rapport à l’anode
6 © ISO 2013 – Tous droits réservés
3.1.3.5
tension d’accélération
champ électrostatique entre la cathode et l’anode, qui accélère un faisceau d’électrons dans un canon à
électrons
3.1.3.6
wehnelt
électrode percée placée dans le canon à électrons entre l’anode et la cathode, qui focalise les électrons à
l’intérieur du canon et en régule l’émission
3.1.4
brillance
β
densité de courant par unité d’angle solide dans le faisceau, au point de focalisation
Note 1 à l’article: La brillance est donnée par l’équation:
2 2 2 2
β = 4i/(π dα ) [A/m ⋅sr]
où
i est le courant de faisceau, en ampères;
d est le diamètre du point de croisement des faisceaux, en mètres;
α est le demi-angle d’ouverture du faisceau, en radians.
3.1.5
brillance réduite
β′
brillance divisée par la tension d’accélération du faisceau d’électrons
Note 1 à l’article: La brillance réduite est donnée par l’équation:
β′ = β/V
où
V est la tension d’accélération du faisceau d’électrons;
β est la brillance.
3.1.6
courant d’émission
courant total d’électrons émis par la cathode
3.1.7
saturation
état de chauffage spécifique de la cathode dans lequel une modification du courant de chauffage ne
modifie que très légèrement le courant du faisceau d’électrons proche de son maximum
3.2
système de lentilles électroniques
combinaison de plusieurs lentilles électroniques permettant d’obtenir des fonctions optiques
électroniques spécifiques
3.2.1
courant d’excitation
courant électrique, circulant dans une bobine d’une lentille électromagnétique, nécessaire pour générer
un champ magnétique
3.2.2
aberration
écart par rapport aux propriétés idéales d’un élément optique électronique, par exemple défauts
d’une lentille tels que l’aberration sphérique, l’aberration chromatique et la diffraction, qui altèrent les
propriétés optiques de la lentille
[SOURCE: ISO 22493:2008, 4.2.1]
3.2.2.1
aberration chromatique
défaut de la lentille se produisant du fait que des électrons provenant d’un même point dans l’échantillon
mais d’énergies légèrement différentes, sont focalisés en des points différents dans le plan image
3.2.2.2
aberration sphérique
C
s
défaut de la lentille se produisant du fait que la force d’une lentille électromagnétique varie en fonction
de son éloignement par rapport à l’axe optique, ce qui entraîne une focalisation des rayons éloignés de
l’axe optique plus forte que celle des rayons proches de l’axe optique
[SOURCE: ISO 22493, modifiée]
3.2.2.3
astigmatisme
phénomène par lequel les électrons émergeant d’un point objet sont focalisés et forment deux lignes
de focalisation distinctes, à 90° l’une de l’autre, et non l’image ponctuelle que donnerait une lentille
parfaitement cylindrique
Note 1 à l’article: L’astigmatisme résulte de l’asymétrie du champ magnétique de la lentille générée par des erreurs
d’usinage, des défauts d’homogénéité dans les pièces polaires, une asymétrie des enroulements de la lentille et des
imperfections du diaphragme.
[SOURCE: ISO 22493:2008, 4.2.3]
3.2.3
diaphragme
ouverture axiale dont le diamètre définit la transmission de la lentille
3.2.3.1
angle d’ouverture
moitié de l’angle sous-tendu par le diamètre du diaphragme au point de focalisation du faisceau
3.2.3.2
diffraction de diaphragme
défaut apparaissant lorsque le diaphragme est très petit, et qui, en raison de la nature ondulatoire des
électrons, produit une image de diffraction au lieu d’un point dans le plan gaussien de l’image
3.2.3.3
diaphragme condenseur
diaphragme fixe ou mobile dans un système de lentille condenseur afin de sélectionner une certaine
portion du faisceau pour réguler la taille de la zone illuminée de l’échantillon et la dose du faisceau
d’électrons et permettre également de déterminer la convergence du faisceau d’électrons
8 © ISO 2013 – Tous droits réservés
3.2.3.4
diaphragme objectif
diaphragme placé dans le plan focal arrière de la lentille objectif afin de sélectionner un sous-ensemble
angulaire d’électrons avec lequel l’image sera formée
3.2.3.5
diaphragme de sélection de zone (sélecteur)
diaphragme mobile utilisé pour ne sélectionner que le rayonnement diffusé à partir d’une zone spécifique
de l’échantillon pour contribuer à la formation d’un cliché de diffraction
3.2.4
stigmateur
dispositif appliquant des champs magnétiques faibles supplémentaires pour corriger l’astigmatisme
3.2.5
condenseur
lentille électronique située immédiatement en dessous du canon à électrons, utilisée pour focaliser le
faisceau d’électrons, à des degrés divers, pour réguler le courant et la convergence du faisceau d’électrons
passant dans la colonne d’électrons
3.2.5.1
angle du cône
angle de convergence d’un faisceau d’électrons incident
3.2.6
bobine de déviation
bobine qui génère un champ magnétique pour dévier le faisceau d’électrons
3.2.7
correcteur de C
s
dispositif permettant de faire varier le coefficient d’aberration sphérique (C ) de la lentille objectif
s
3.2.8
lentille objectif
lentille située au premier niveau du système de lentilles d’imagerie du MEA, utilisée pour focaliser
l’image électronique ou la sonde
3.2.8.1
plan focal arrière
plan perpendiculaire à l’axe optique d’un MEA dans lequel les rayons quittant l’échantillon avec un même
angle convergent vers un point focal
3.2.9
lentille intermédiaire
lentille insérée entre la lentille objectif et la lentille de projection qui agrandit l’image objectif ou le
cliché de diffraction et forme la nouvelle image au-dessus du plan objectif de la lentille de projection
3.2.9.1
plan objectif
plan où les faisceaux d’électrons provenant d’un objet convergent pour former une image de l’objet
3.2.10
lentille de projection
lentille finale dans le système d’imagerie qui agrandit l’image intermédiaire et forme l’image finale sur
le dispositif d’enregistrement
3.3
système de balayage
dispositif intégré dans la colonne optique électronique, permettant le déplacement de la sonde
électronique sur la surface de l’échantillon selon une ou deux dimensions et le recueil de signaux
synchronisés de manière à engendrer des lignes ou des images
3.4
chambre échantillon
compartiment dans lequel la platine goniométrique portant l’échantillon est installé
3.4.1
platine goniométrique
dispositif permettant de déplacer l’échantillon latéralement et verticalement, et d’incliner l’échantillon
en effectuant une rotation du porte-échantillon autour de son axe longitudinal
3.4.2
platine à remplissage vertical
platine échantillon insérée au-dessus de la pièce polaire présentant une symétrie de rotation autour de
l’axe optique
3.4.3
platine à remplissage laté
...
Questions, Comments and Discussion
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