Le rapport signal sur bruit des mesures par holographie électronique pourrait être considérablement amélioré si des temps d'exposition plus longs étaient possibles : augmenter le nombre d'électrons contribuant à l'hologramme améliore les statistiques de comptage. Cependant, les instabilités instrumentales provoquent une dérive des franges de l'hologramme et de la position de l'échantillon rendant les temps d'acquisition supérieurs à quelques secondes contre-productifs. L'approche actuelle consiste alors à acquérir des séries d'images d'hologrammes, avec des temps d'exposition courts, suivis d'un réalignement numérique grâce à un post-traitement sophistiqué. Mais le stockage et la manipulation des données associées rendent les expériences in situ et de tomographie extrêmement lourdes. Nous avons donc développé une automatisation dynamique des expériences d'holographie électronique pour résoudre ces problèmes. La mesure de la dérive en temps réel et le contrôle rétroactif de l'instrument permettent désormais d'acquérir des hologrammes avec des temps d'exposition de 30 minutes ou plus. Les positions des franges d'hologramme et de l'échantillon sont corrigées en temps réel par un rétrocontrôle des déflectrices et du goniomètre du microscope. Il n'y a donc plus de limitations dues aux instabilités instrumentales, mais uniquement celles imposées par l'échantillon lui-même. De plus, l'automatisation permet la mise en œuvre de techniques de reconstruction de phase sophistiquées basées sur un contrôle précis des conditions expérimentales. L'acquisition intelligente d'hologrammes électroniques permet ainsi de préjuger des capacités futures de la microscopie électronique contrôlée par ordinateur. Outre la nécessité d'une caméra rapide et de protocoles de contrôle de microscope, l'approche présentée ici est basée sur des routines logicielles et devrait donc être largement applicable.

Ce travail a été soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche dans le cadre du projet IODA (ANR-17-CE24-0, référence du programme "Investissement d'Avenir" n° ANR-10-EQPX-38-01 et n° 11-IDEX-0002), le Conseil régional Midi-Pyrénées, le FEDER européen pour le soutien financier au programme CPER. Ce travail a également été soutenu par le laboratoire international associé M²OZART.

Référence

Unlimited acquisition time in electron holography by automated feedback control of transmission electron microscope
C. Gatel, J. Dupuy, F. Houdellier and M.J. Hÿtch
Applied Physic Letters 113, 133102 (2018) ;
doi : 10.1063/1.5050906

Contacts

Dr. Christophe GATEL, CEMES (CNRS)
gatel chez cemes.fr

Dr. Martin HYTCH, CEMES (CNRS)
martin.hytch chez cemes.fr