Ateliers

Animateurs : Claudie JOSSE – Teresa HUNGRIA, Centre Raimond Castaing

Description : Les faisceaux d’ions focalisés (FIB) couplés à la microscopie électronique à balayage (MEB) se sont imposés comme des outils incontournables pour l’imagerie 3D dans des domaines aussi variés que les sciences des matériaux, les semi-conducteurs, ou encore la biologie. Leur capacité à révéler la structure fine des échantillons avec une grande précision en fait des technologies de choix pour explorer des matériaux complexes à des échelles nanométriques.

Le principe est de réaliser des abrasions successives d’une zone d’intérêt à l’aide du faisceau ionique souvent le gallium (mais du xénon ou de l’oxygène peuvent également être utilisés) et d’imager par microscopie électronique à balayage chaque coupe transverse.

Une pile d’images est ainsi réalisée. Une reconstruction du volume de matière est ensuite effectuée par des logiciels de traitement d’images spécifiques.

L’atelier se déroulera en deux parties. La première sera théorique, avec une présentation orale détaillant les principes de la tomographie FIB-SEM 3D, notamment son fonctionnement, ses applications, et ses avantages. La seconde partie sera expérimentale, directement devant l’équipement. Les participants pourront observer la réalisation des découpes en temps réel, puis manipuler eux-mêmes pour mettre en pratique les concepts abordés.

Equipement utilisé : MEB/FIB FEI HELIOS nanoLab 600i

Lieu et horaires : lundi 30 juin, 13h30-15h30 et mardi 1^er juillet, 9h30 – 11h30, Centre Raimond Castaing

Nombre de participants : 5 participants maximum par session

Animateurs : Florent HOUDELLIER, CEMES

Description : Présentation du projet « chaire d’optique de particule chargées ». Entre l’INSA, la société Orsayphysics et le CNRS nous avons mis en place une nouvelle formation dédiée au développement de nouveaux instruments utilisant des particules chargées tel que le FIB, le SEM ou le TEM.  Cette formation s’inscrit dans le cycle des ingénieurs INSA du département de physique. Je propose ici un atelier d’introduction à cette activité. Nous aborderons les questions suivantes :

• Qu’est-ce que l’optique de particules chargées et pourquoi l’enseigner ?
• Quel sont les outils de calculs que nous mettons en place ? Nous ferons quelques démos sur les logiciels commerciaux SIMION et EOD (Electron Optics Design)
• Quels sont les outils pratiques que nous utilisons pour tester nos nouvelles optiques ?
• Quelles sont les optiques utilisées dans les FIB, SEM et TEM et leurs spécificités (électrostatique vs magnétostatique, symétrie rotationnelle vs multipolaire, axe optique droit vs axe optique courbé, …)

Equipement utilisé : Présentation des TPs et démos sur les logiciels SIMION et EOD. Démontage d’élément optique électrostatique et magnétostatique (lentille, spectromètre, multipoles).

Lieu et horaires : INSA département de physique, salle d’instrumentation et salle OPC, lundi 30 juin, 16h-18h, et mardi 1^er juillet, 9h30 -11h30

Nombre de participants : 10 participants maximum par session

Animateurs : Frédéric MOMPIOU, CEMES

Description : Cet atelier s’adresse aux personnes intéressées par la découverte d’une expérience de traction in-situ dans un MET afin d’étudier les mécanismes de déformation dans les matériaux. Nous montrerons dans un premier temps les outils nécessaires afin de réaliser un micro-essai de déformation dans le microscope en termes de porte-objets (traction à différentes températures, nano-indention) et de préparation des échantillons. Nous discuterons du mérite des différentes approches. Nous proposerons ensuite de réaliser une expérience en traction sur un alliage métallique électro-poli. Nous expliquerons comment les observations en MET conventionnel peuvent apporter des informations quantitatives sur les mécanismes de déformation à l’échelle sub-micronique. Pour cela, nous utiliserons le logiciel libre pycotem permettant de travailler de bout en bout sur l’analyse des défauts microstructuraux (dislocations & interfaces) à partir des images et des clichés de diffraction.

Equipement utilisé : MET JEOL2100HC, porte-objet de traction, logiciel pycotem

Lieu et horaires : CEMES, Lundi 30 juin, 13h30-15h30 et Mardi 1^er Juillet, 9h30-11h30

Nombre de participants : 6 participants maximum par session

Animateur : Robin COURS, CEMES

Description : L’utilisation de microscope double faisceaux FIB/SEM est désormais courante pour réaliser des échantillons observables en microscopie électronique en transmission. Le faisceau d’ions focalisés, généralement d’ions gallium, a une résolution d’une dizaine de nanomètres, et permet la préparation de lame mince d’épaisseur inférieure à 50nm sur certains matériaux. Les « dualbeam » actuels permettent facilement d’atteindre la transparence aux électrons de l’échantillon. Cependant, afin d’obtenir un échantillon extrêmement fin tout en gardant une grande qualité cristalline, l’opérateur doit optimiser l’utilisation des faisceaux électronique et ionique en faisant varier habilement certains paramètres (haute tension, courant, vitesse de balayage, angle d’attaque…).

Cet atelier proposera en premier lieu de voir en direct les différentes étapes de préparation d’une lame ultramince, idéale pour des techniques comme l’observation HRTEM ou l’EELS par exemple. L’objectif sera de montrer comment allier vitesse d’exécution (moins de 2h sur substrat de silicium) et grande précision, nécessaire pour l’obtention de ce type d’échantillon.

Par ailleurs, ce moment sera également l’occasion d’échanger plus largement autour de la préparation par FIB et des problématiques qu’elle peut poser suivant les matériaux.

Equipement utilisé : FIB/SEM ThermoFisher Helios NanoLab600i

Lieu et horaires : CEMES, Lundi 30 juin, 13h30-15h30 et Mardi 1^er Juillet, 9h30-11h30

Nombre de participants : 4 participants maximum par session

Animateurs : Stéphanie BALOR, Célia PLISSON-CHASTANG, Ramteen SHAYAN, Vanessa SOLDAN, CBI

Description : L’atelier permettra de découvrir la technique dite de cryo-MET. Au cours de celui-ci, les participants aborderont les approches de préparation des échantillons par cryo-plunge, de montage des grilles sur support adéquat, ainsi que l’imagerie TEM haut-débit/haute-résolution à faible dose d’électrons pour l’acquisition d’images de cryo-TEM. Après la démonstration de la collecte d’images, les participants verront les grands principes de la reconstruction 3D des objets d’intérêt par analyse de particules isolées SPA et/ou par tomographie électronique. L’objectif de l’atelier est de donner à ses participants une vue d’ensemble de la cryo-MET et de l’analyse des images obtenues, afin notamment de comprendre comment cette technique a révolutionné la biologie structurale, tant à l’échelle moléculaire que cellulaire. Ces techniques de cryo-préparations sont également applicables aux domaines de la chimie et des sciences des matériaux. (polymères, nanoparticules, etc)

 Equipements utilisés :

• Automate de vitrification des grilles Leica EMGP
• Cryo-microscope haut débit/haute résolution TFS Talos Arctica, filtre de perte d’énergie et caméra à détection directe d’électrons Gatan BioQuantum et K3.
• Station de calcul GPU pour la reconstruction 3D à partir d’images de cryo-EM (LinuxVixion)

Lieu et horaires : CBI – Plateforme METi, Lundi 30 juin, 13h30-15h30, puis 16h-18h

Nombre de participants : 4 participants maximum par session

Animateurs : Renaud POINCLOUX, Myriam RAZOUK, Merzouk ZIDANE, IPBS

Description : Nous présenterons une nouvelle méthode, appelée microscopie à force de compression, qui consiste à analyser les forces appliquées par des macrophages phagocytant des micropiliers de polyacrylamide de taille et de rigidité contrôlées. Nous expliquerons comment les piliers ont été conçus, montrerons comment effectuer la mesure des déformations et comment les analyser, grâce à une procédure automatisée et des simulations mécaniques basées sur des éléments finis.

Equipement utilisé : Microscope confocal de type Spinning Disc

Lieu et horaires : CBI ou IPBS, Lundi 30 juin, 13h30-15h30 et Mardi 1^er Juillet, 9h30-11h30

Nombre de participants : 5 participants maximum par session

Animateurs : Armel DESCAMPS-MANDINE, Arnaud PROIETTI, Centre Raimond Castaing

Description : Cet atelier permet d’aborder deux techniques de caractérisation des orientations cristallines complémentaires, l’une est une technique MEB dérivée de l’analyse EBSD (t-EBSD) et l’autre se met en place dans un microscope électronique en transmission (STEMx). Pour cela, un même type de lame mince sera étudiée au cours de deux ateliers différents : sur un MEB FEG et sur un MET FEG

L’analyse t-EBSD pour transmission EBSD est une analyse EBSD (Electron BackScatter Diffraction) qui se réalise dans un MEB, sur une lame amincie pour la microscopie électronique en transmission. L’intérêt de travailler en transmission est de pouvoir obtenir des informations cristallographiques sur des grains de 15 nm (alors que la résolution latérale est autour de 100 nm en EBSD conventionnel i.e. sur un échantillon massif). Les résultats permettent d’obtenir des informations sur l’orientation cristallographique, la forme et la taille des grains voire des informations texturales. Le but de cette partie de l’atelier est de se familiariser avec la technique, le traitement des données et discuter de la complémentarité avec l’analyse en microscopie électronique en transmission.

Concernant le STEMx, il s’agit du système de diffraction 4DSTEM de « Ametek-Gatan ». Il permet de recueillir les données de diffraction sur la caméra synchronisées avec l’imagerie STEM conventionnelle (ici de la marque JEOL). Une fois que l’ensemble des figures de diffraction sont collectées pour chaque point de l’image STEM, il est possible de manipuler des masques virtuels pour mettre en valeur certaines zones. On peut ainsi obtenir des images BF/DF virtuelles. Cette partie de l’atelier comporte une partie de description du mode opératoire couplé à une observation en live et une partie discussion autour de la manipulation des données (utilisations masques virtuels, code python, …)

Equipement utilisé : MEB FEG JEOL 7100F équipé d’une caméra EBSD et sur un MET FEG 2100F équipé du système STEMx (Gatan).

Lieu et horaires : Centre Raimond Castaing, Lundi 30 juin, 13h30-15h30, puis 16h-18h

Nombre de participants : 10 participants maximum par session

Animateurs : Etienne DAGUE, LAAS-CNRS, Childérick SEVERAC, RESTORE

Description : La microscopie à force atomique (AFM), développé en 1986, est désormais devenue une technique incontournable pour l’étude à l’échelle nanométrique d’échantillons biologiques vivants, observés directement en milieu liquide. Le principe de fonctionnement de l’AFM est basé sur un levier, au bout duquel se trouve une pointe très fine, qui va venir en contact directement avec l’échantillon pour produire des images haute résolution, ou pour sonder les propriétés mécaniques et adhésives des échantillons.

La première partie de cet atelier de découverte de l’AFM consistera à imager des cellules de mammifères immobilisées sur un support à haute résolution. Pour cela, un couplage entre la microscopie optique et l’AFM sera mis en place, ce qui permet de cibler les zones d’intérêt en optique pour ensuite les scanner avec l’AFM.

Dans la deuxième partie, nous réaliserons des mesures de force pour déterminer les propriétés nanomécaniques des cellules, c’est-à-dire leur rigidité, ou résistance à la compression opérée par la pointe. Les principes de bases de la nanomécaniques seront alors expliquée pour permettre aux participants de découvrir tout le potentiel de l’AFM pour ce type de mesures.

Enfin, une discussion sur les autres modalités de l’AFM (les mesures d’interactions spécifiques, la fonctionnalisation des pointes AFM utilisés, les couplages à la microfluidique), viendront compléter l’atelier. Cet atelier s’adresse donc à toute personne intéressée pour découvrir cette technique appliquée aux sciences du vivants, aucune notion de base n’est nécessaire.

Equipement utilisé : AFM Nanowizard 4 XP, Bruker

Lieu et horaires : LAAS-CNRS, Lundi 30 juin 13h30-15h30 et mardi 1^er juillet 9h30-11h30

Nombre de participants : 6 participants maximum par session