La tomographie est une expertise mon laboratoire, plusieurs thèses ont été soutenues dans ce domaine.
Voir les thèses :
1 – Tomographie électronique analytique : développement de la cartographie chimique 3D à l’échelle du nanomètre et applications aux catalyseurs hétérogènes. Lucian Roiban, thése soutenue 2010.
2- Tomographie électronique de nano-objets. Ileana Florea, thése soutenue 2011.
Le terme « tomographie » désigne l’ensemble des méthodes de reconstruction exactes ou – le plus souvent – approchées de l’intérieur d’un objet (2D ou 3D) à partir de mesures effectuées à l’extérieur de cet objet (voir la figure ci dessous). Souvent, ces mesures sont effectuées par l’intermédiaire d’un capteur avec différents angles de vue autour de l’objet en question.
Les progrès actuels en science des matériaux imposent une analyse et un contrôle de la microstructure de plus en plus précis. D’autre part, la complexité des dispositifs nanométriques ne cessent d’augmenter et s’approcher de celle des structures « naturelles » par exemple les assemblages des protéines ou les structures cellulaires. Une technique inévitable pour fournir des informations sur ces structures complexes dans les trois dimensions de l’espace est la tomographie électronique, encore appelée microscopie électronique 3D. Quant à son principe, la tomographie électronique consiste à reconstruire des structures en trois dimensions à partir d’une ou de plusieurs séries de projections en deux dimensions. Son atout essentiel est la capacité de retrouver la troisième dimension de l’objet, donc de récupérer des informations qui sont perdues en microscopie conventionnelle 2D. Par rapport à la tomographie aux rayons X, elle possède une bien meilleure résolution allant jusqu’en dessous du nanomètre pour les échantillons suffisamment minces et contrastés. La reconstruction du volume de l’objet est réalisée à partir d’une série de projections en deux dimensions de cet objet. Comme la profondeur de champ en microscopie est assez grande et l’échantillon mince, la mise au point (le focus) s’effectue en première approximation sur toute l’épaisseur de l’échantillon, surtout si l’on travaille en mode parallèle TEM. L’image obtenue est donc une projection de l’échantillon dans un plan perpendiculaire à la direction d’observation. En inclinant l’échantillon à l’aide du goniomètre du microscope à différents angles d’inclinaison précis (appelés « angles de tilt ») et en réajustant à chaque reprise la mise au point de la projection, on obtient une série de projections de ce même échantillon. Cette série va nous permettre ensuite de remonter à une reconstruction 3D de l’objet à l’aide de différents algorithmes capables de passer d’un ensemble de projection à une représentation volumique. La résolution finale dans le volume reconstruit dépend essentiellement du nombre des projections acquises et de l’angle maximal de tilt, mais également des caractéristiques de l’objet.
Schéma de principe pour l’acquisition d’une série de projections en tomographie électronique