Vendredi 17 juillet, Loïc Crouzier soutiendra sa thèse de doctorat intitulée  “Développement d’une nouvelle approche hybride combinant AFM et MEB pour la métrologie dimensionnelle des nanoparticules”.

Les travaux de recherche réalisés dans le cadre de cette thèse ont été menés au sein du département Matériaux du LNE-LCM, situé sur Trappes. Ils ont pour objectif de réaliser des mesures de nanoparticules dans les trois dimensions de l’espace, avec une incertitude contrôlée, en combinant deux méthodes de mesure existantes.

Résumé de la thèse

Afin de bénéficier des propriétés uniques des nanomatériaux liées à leur taille mais aussi d'évaluer leurs risques potentiels associés, les acteurs du secteur industriel ont besoin de s’appuyer sur des méthodes de mesure fiables, robustes et permettant d’obtenir l’ensemble des informations dimensionnelles requises. Cependant, il n’existe pas d’instrument capable de mesurer une nanoparticule dans les trois dimensions de l’espace avec une incertitude contrôlée. L’objectif de ces travaux est de combiner les mesures de diamètre par microscopie électronique à balayage (MEB) avec celles de hauteur par microscopie à force atomique (AFM). L’utilisation de particules de silice, supposée sphériques permet de valider cette approche hybride combinant AFM et MEB.

Le bilan d’incertitudes associé à la mesure de nanoparticules par MEB a d’abord été établi. Il a été mis en évidence que la principale contribution au bilan d’incertitudes est la taille du faisceau électronique, difficilement mesurable.

Deux méthodes, fondées sur la simulation Monte Carlo, ont été mises en place pour évaluer l’influence de ce paramètre sur la mesure MEB. La première est fondée sur la comparaison entre les signaux expérimentaux et simulés. La seconde repose sur la segmentation des images MEB en utilisant un point remarquable, non influencé par les dimensions du faisceau électronique. Ces deux méthodes ont permis de montrer que l’erreur liée à la taille du faisceau était largement surestimée en utilisant les outils de segmentation d’images classiques.

À partir de ces résultats, une comparaison directe des mesures AFM et MEB a été réalisée sur les mêmes particules. Un écart systématique est observé entre les deux techniques pour les plus petites particules lié à leur non-sphéricité. L’utilisation d’une troisième technique, la microscopie électronique en transmission (MET) permet de confirmer ces observations. Enfin, l’approche de métrologie hybride a été mise en œuvre pour la mesure des trois dimensions caractéristiques de nanoparticules de formes complexes dont la morphologie était éloignée de celle de la sphère.

Date et lieu de soutenance

Date : vendredi 17 juillet 2020 à 14h

Lieu : LNE - 1, rue Gaston Boissier - Paris 15e

 

L’accueil en salle étant impossible compte tenu du contexte sanitaire, toute personne souhaitant assister à la soutenance de thèse est priée de contacter le LNE préalablement.