Un système informatique pour l'acquisition et le traitement des données en microscopie électronique : réalisation, mise au point et application

A digital system for recording and handling electron microscope data : realization, testing and applications

• Auteur / Autrice : Marcel Tencé
• Direction : Daniel Taupin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acquisition automatique des données

Microscopie électronique

Mots clés libres

Traitement de données

Résumé

Par son principe même, la nouvelle génération de microscopes électroniques à balayage en transmission est particulièrement adaptée à un couplage avec une unité informatique. Cette dernière doit remplir plusieurs missions : la gestion des paramètres d’acquisition des données à travers le contrôle de certaines commandes du microscope, l’archivage du résultat et leur traitement a posteriori. Le microscope STD1 offre en outre des caractères spécifiques qui ont conditionné les choix techniques dans la conception de l'architecture du système informatique et la réalisation des interfaces nécessaires. Il assure la possibilité d'enregistrer les divers signaux délivres simultanément par le microscope pour une position donnée de la sonde sur l'échantillon. Il s'agit aussi des séquences d'images filtrées à différentes pertes d'énergie requises pour la cartographie élémentaire. Enfin, la duplication d'images dans des conditions de fonctionnement données ouvre le champ aux techniques de corrélation croisée pour l’estimation de la résolution et du rapport signal/bruit dans une image. Ce travail contient donc la description du hardware réalisé et des logiciels écrits pour remplir ces missions. Il se conclut par la description de trois applications originales réalisées avec l'ensemble de ce système : i) la détermination en ligne de la dimension fractale de familles d'agrégats, ii) la mesure de la résolution spatiale dans des images de cartographie chimique par spectroscopie de pertes d'énergie, iii) le développement quantitatif de ces méthodes avec une estimation raisonnable des limites de détection, à savoir l'identification d'un atome isolé.

As a consequence of its general layout, the new generation of scanning transmission electron microscopes (STEM) is particularly well suited to be interfaced with a computer which has several functions the control of the electron microscope parameters used for image acquisition, the storage of the recorded data and their a posteriori processing. STEM instruments offer several specific characters which determine the technical choices for the elaboration of the digital system hardware and for building the required interfaces. These are the capability of simultaneously recording the data delivered by the different detection channels for one probe position on the specimen. It has also to handle the sequences of energy filtered images necessary for achieving elemental mapping. Finally, the replication of images in a given set of working conditions is the key for applying cross correlation techniques and estimating image parameters such as point resolution or signal to noise ratio. This work describes the hardware which has been built and the software which has been elaborated to fulfill these goals. As a conclusion, we present three different applications made with this system : i) on-line measurement of the fractal dimension of aggregates, ii) estimate of the spatial resolution in EELS chemical mapping, iii) quantitative development of these methods with a reasonable extrapolation of the detection limits to the identification of a single atom