CE42 - Capteurs, imageurs et instrumentation

Développement d’un microscope électronique en transmission ultrarapide cohérent de seconde génération – ULTEM

Résumé de soumission

Lors du projet ANR FemtoTEM (2014-2019), le premier microscope électronique en transmission ultrarapide cohérent (UTEM) a été développé. Ce prototype était basé sur un microscope âgé de 30 ans aux fonctionnalités limitées mais il a permis d’obtenir une brillance record et a rendu possibles plusieurs premières scientifiques. A partir d’un nouvel instrument moderne, ULTEM propose de porter cette technologie au niveau supérieur avec trois objectifs ambitieux : une sensibilité largement augmentée par rapport au premier UTEM cohérent (objectif 1), la possibilité de contrôler la dynamique de l’échantillon à l’intérieur du microscope (obj. 2) et la démonstration d'une nouvelle technologie de mise en forme d’un faisceau d'électrons qui élargira les possibilités de la microscopie électronique (obj. 3). L'objectif 1 sera atteint en combinant instrumentation de pointe (détection directe d'électrons, optimisation en temps réel du microscope) et innovations méthodologiques (acquisition de piles de données, correction de la dérive). L'objectif 2 sera atteint grâce au développement d'une source laser secondaire couplée à un interféromètre qui permettra de façonner les impulsions laser utilisées pour exciter l'échantillon et de contrôler optiquement la dynamique vibrationnelle de l'échantillon dans le microscope électronique. L'objectif 3 explorera deux possibilités pour transférer la phase d’une impulsion laser façonnée par un modulateur spatial de la lumière sur la fonction d'onde de l'électron: (i) les interactions inélastiques entre les électrons et le champ électrique réfléchi sur une membrane et (ii) l’interaction élastique entre les électrons rapides et le potentiel pondéromoteur de la lumière dans le vide. Des mises en forme complexes du faisceau d’électrons seront obtenues en utilisant des algorithmes d’optimisation évolutionnistes. Les nouvelles capacités seront démontrées sur des applications de pointe en science des matériaux: holographie et diffraction d'électrons ultrarapides, cathodoluminescence résolue en temps (TR-CL) corrélée avec TR-EELS et synthèse de faisceau d'électrons. ULTEM produira un instrument doté d’une résolution spatio-temporelle et de possibilités uniques.

Coordination du projet

Arnaud ARBOUET (CENTRE D'ELABORATION DE MATERIAUX ET D'ETUDES STRUCTURALES)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CEMES CENTRE D'ELABORATION DE MATERIAUX ET D'ETUDES STRUCTURALES
CEMES CENTRE D'ELABORATION DE MATERIAUX ET D'ETUDES STRUCTURALES

Aide de l'ANR 554 692 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2023 - 48 Mois

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