Imagerie des cristaux à l’échelle nanométrique : Microscopie sans lentille de l’optique aux rayons X

Virginie CHAMARD

IM2NP, Université Aix-Marseille III, FST Saint Jérôme, case 262, 13397 Marseille Cedex 20.

Thu, Jan. 14th 2010, 11:00

NIMBE Bât 125, p.157, CEA-Saclay

Les rayons X durs, avec une longueur d’onde de l’ordre de l’Angstrom, ont une sensibilité intrinsèque à l’ordre atomique. Ce sont les ondes de prédilection en science des matériaux : la faible interaction des rayons X avec la matière rend souvent préférable l’utilisation de ces techniques non destructrices à la diffraction électronique. Avec le développement récent des sources synchrotron de 3^ème génération, l’étude de la forme, des déformations et profils de composition chimiques dans les nanostructures devient possible. Mais le manque de lentille X efficace pour obtenir une image de l’objet diffractant conduit à une analyse modèle-dépendante des profils d’intensité diffractée.

Les microscopies sans lentille offrent une solution élégante au problème de la perte de la phase (seule l’intensité est accessible expérimentalement). Ces techniques sont basées sur la récupération digitale de la phase à partir des clichés d’intensité de diffraction cohérente. Elles nécessitent des faisceaux X cohérents obtenus avec des sources fortement brillantes. Plusieurs voies sont actuellement explorées : le sur-échantillonnage du signal permet d’encoder la phase dans le cliché de diffraction cohérente (imagerie par diffraction X cohérente [1,2]). La phase est alors obtenue par des algorithmes itératifs. La collection de clichés de diffraction partiellement redondants, obtenus en translatant l’échantillon dans le faisceau en assurant un recouvrement partiel de l’empreinte du faisceau sur l’échantillon permet également de retrouver la phase du champ diffracté, à nouveau grâce à des algorithmes itératifs (la ptychographie [3]). Ces algorithmes à la convergence lente, sont difficiles à appliquer dans le cas d’objets fortement déformés. Au contraire, l’holographie par transformée de Fourier, qui permet d’encoder la phase à partir de l’interférence avec une onde de référence, conduit à une reconstruction immédiate de l’image de l’échantillon, au détriment de la résolution [4].

Dans cet exposé consacré à la microscopie sans lentille appliquée à l’étude des déformations dans les nano-cristaux (ANR JC), nous présenterons l’état de l’art de cette méthodologie ainsi que des résultats récents, mettant en lumière les limitations actuelles de la technique pour l’analyse des déformations. Des pistes permettant de dépasser ces limites seront également exposées.

[1] J. Miao, P. Charalambous, J. Kirz, and D. Sayre, Nature 400, 342 (1999).

[2] M. A. Pfeifer, G. J. Williams, I. A. Vartanyants, R. Harder, and I. K. Robinson, Nature 442, 63 (2006).

[3] P. Thibault, M. Dierolf, A. Menzel, O. Bunk, C. David, F. Pfeiffer, Science 321, 379 (2008).

[4] L.-M. Stadler, C. Gutt, T. Autenrieth, O. Leupold, S. Rehbein, Y. Chushkin, and G. Grübel, Phys. Rev. Lett. 100, 245503 (2008).

Contact : Patrick GUENOUN

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