Un microscope SEM est un type de microscope qui utilise un faisceau d’électrons combiné à des détecteurs pour visualiser de très petites zones. L’appareil est généralement appelé SEM, car les lettres sont un acronyme pour le nom correct du microscope – Microscope électronique à balayage. Ce type de microscope est extrêmement puissant et a une résolution utile moyenne comprise entre 7 nm et 3 nm, bien que des résolutions inférieures aient été atteintes.
Les SEM fonctionnent en interprétant les données des détecteurs lorsqu’un faisceau d’électrons est dirigé vers un échantillon. Le faisceau d’électrons est généré par un filament à l’intérieur du canon à électrons du SEM, puis descend dans la colonne vers l’échantillon. Dans la colonne, le trajet des électrons est déplacé, condensé, bloqué et/ou modifié par diverses pièces afin d’améliorer l’imagerie. La colonne s’ouvre dans la chambre de l’échantillon, où le faisceau d’électrons frappe l’échantillon. Les électrons libérés ou réfléchis par l’échantillon heurteront alors les détecteurs qui se trouvent dans la chambre d’échantillon. Les résultats des frappes sont ensuite utilisés pour créer des images fortement agrandies de l’échantillon.
Les électrons libérés par un spécimen dans un MEB peuvent être détectés de différentes manières ; les trois plus courantes, cependant, sont l’imagerie par rétrodiffusion, secondaire et par rayons X. Les électrons de rétrodiffusion (ESB) ont tendance à pénétrer profondément dans la surface d’un échantillon, et les images produites par leur détection peuvent plus facilement montrer le contraste des matériaux à l’intérieur de la substance. Les électrons secondaires sont utilisés pour produire des images de la surface d’un spécimen et peuvent donner lieu à de superbes représentations en 3D. Les détecteurs de rayons X peuvent indiquer quels éléments constituent une partie spécifique d’un échantillon et sont souvent utilisés en médecine légale. D’autres méthodes de détection existent également, et comprennent la cathodoluminescence et la détection à la tarière.
Le S dans SEM signifie Scanning, un aspect qui différencie le SEM des autres types de microscopes électroniques. Au lieu d’utiliser un faisceau fixe d’électrons, le SEM utilise un faisceau qui se déplace sur la zone souhaitée dans ce qu’on appelle un motif de trame (rastering). Le tramage offre de nombreux avantages et est l’une des raisons pour lesquelles les images produites à partir du détecteur secondaire ont une qualité presque 3D.
Les SEM sont utilisés dans de nombreux domaines de recherche, mais sont probablement plus connus pour le rôle qu’ils jouent dans la science médico-légale. Une méthode pour tester les résidus de balle consiste à tamponner le dos du pouce, la sangle et le doigt de déclenchement d’un suspect; l’écouvillon est ensuite analysé à l’aide de la détection par rétrodiffusion, les zones d’intérêt étant examinées par détection aux rayons X pour déterminer de quoi elles sont faites. La détection de rétrodiffusion peut également être utilisée pour examiner la composition de surface d’un objet, et les zones anormales peuvent être testées à l’aide de la détection par rayons X pour trouver des matériaux indésirables tels que le plomb.