Détecteur Everhart-Thornley

Le détecteur Everhart-Thornley est un détecteur d'électrons utilisé essentiellement dans les microscopes électroniques à balayage.



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Détecteur de particules - Capteur - Composant électronique - Microscope électronique - Spectroscopie

Page(s) en rapport avec ce sujet :

  • Détecteur électrons secondaires. | Positionné à hauteur de l'échantillon loin de l'axe optique. | Détecteur Everhart-Thornley. • Grille de collection... (source : wiki.epfl)
  • Figure 3 : Détecteur Everhart Thornley. rdt total en électrons. Figure 4 : Rendement total en électrons selon l'énergie primaire... (source : vivetnicolas.ifrance)
  • d'un détecteur d'électrons secondaires dans la colonne (in-lens) ; d'un détecteur d'électrons secondaires classique Everhart - Thornley ; d'un détecteur... (source : mr.gnmeba.free)

Le détecteur Everhart-Thornley est un détecteur d'électrons utilisé essentiellement dans les microscopes électroniques à balayage (MEB). Il a été développé dans les années 60 par Thomas Eugene Everhart et RFM Thornley à l'université de Cambridge.

Histoire

En 1960, deux étudiants de Charles Oatley, Thomas Everhart et RFM Thornley, ont eu l'idée, pour perfectionner le dispositif de collection utilisé à l'origine par Vladimir Zworykin et qui était constitué d'un écran phosphorescent/photomultiplicateur, d'ajouter un guide de lumière entre cet écran phosphorescent et ce photomultiplicateur. Ce guide permettait un couplage entre le scintillateur et le photomultiplicateur, ce qui perfectionnait largement les performances. Découvert il y a plus d'un demi-siècle, ce détecteur est actuellement celui généralement utilisé.

Principe

Détecteur Everhart-Thornley

Le détecteur Everhart-Thornley est un détecteur d'électrons secondaires. Il capte les électrons secondaires émis par l'échantillon dans un microscope électronique à balayage sous l'impact des électrons incidents et convertit chaque électron secondaire en plusieurs millions de charges électroniques disponibles en sortie du détecteur.

Un détecteur Everhart-Thornley se compose d'un espace d'accélération qui augmente l'énergie des ions, d'un scintillateur qui convertit les électrons en photons, d'un guide de lumière qui transporte les photons jusqu'à un photomultiplicateur qui convertit les photons en électrons et multiplie les électrons. La charge électrique présente en sortie est ensuite détectée par un amplificateur électronique.

Le scintillateur est porté à une tension de plusieurs kilovolts comparé à une sorte de cage de Faraday dont le potentiel est proche de celui de l'échantillon de manière à ce que les électrons incidents ne soient pas trop perturbés. Dans le fonctionnement normal, la cage de Faraday est polarisée à quelque +200 volts comparé à l'échantillon de manière à créer à la surface de l'échantillon un champ électrique suffisant pour drainer les électrons secondaires. Une grille permet aux électrons secondaires de pénétrer dans l'espace d'accélération qui augmente l'énergie des électrons d'un facteur 50. Ce mode de fonctionnement n'est pas envisageable dans un MEB à faible vide dans la mesure où le potentiel du scintillateur ioniserait l'atmosphère de la chambre d'observation.

A l'entrée du guide de lumière, le scintillateur, qui convertit les électrons en photons met en jeu la scintillation qui est un phénomène de fluorescence. A la sortie du guide de lumière, la conversion des photons en électrons est assurée par une photocathode mettant en jeu l'effet photoélectrique.

Fonctionnement en tension positive

Détecteur Everhart-Thornley avec une tension positive

Sous une tension positive pouvant atteindre 250 volts (voir schéma à gauche), la cage de Faraday attire avec énormément d'efficacité les électrons secondaires provenant de l'échantillon. Ce n'est pas uniquement vrai pour les électrons provenant de l'échantillon mais également pour les électrons provenant de la chambre elle-même. C'est parce que le champ électrique généré par la cage de Faraday est fortement dissymétrique qu'on peut obtenir un effet de relief.

Fonctionnement en tension négative

Détecteur Everhart-Thornley avec une tension négative

Quand le détecteur est utilisé avec une tension négative pouvant aller jusqu'à - 50 volts (voir schéma à droite), le détecteur est capable de rejeter jusqu'à 90 % des électrons secondaires car leur énergie est fréquemment inférieure à 10 eV. Le détecteur Everhart-Thornley devient par conséquent dans ce cas-là un détecteur d'électrons rétrodiffusés.

La plupart des détecteurs détectent des électrons avec une énergie de 10 à 15 keV. C'est dans cet ordre de grandeur d'énergies qu'on retrouve les électrons rétrodiffusés mais pas les électrons secondaires.

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