Résumé
L’étude du comportement mécanique des matériaux nécessite aujourd’hui de descendre auxéchelles micro- et nanoscopiques pour identifier les mécanismes physiques à l’origine de ladéformation réversible ou irréversible et à la rupture. Ce cours propose une initiation à deuxtechniques d’imagerie par balayage répandues en science des matériaux : la MicroscopieÉlectronique à Balayage (MEB) [1,2] et la Microscopie à Force Atomique (AFM) [3,4]. Après unbref historique des techniques et de leur évolution, les principes de base de formation del'image (interaction sonde-matière, capteurs, balayage, etc.) seront introduits. Les dispositifsexpérimentaux actuels typiques avec leur précision/résolution et les temps d’obtention d’uneimage suivant les conditions expérimentales et les modes d'imagerie les plus classiques serontprésentés. Comme tout appareil de mesure, des artefacts peuvent subsister malgrél’optimisation des réglages. En se concentrant sur les artefacts pouvant générer desincertitudes de mesures mécaniques, nous verrons quels sont les paramètres à optimiser lorsde la formation de l’image pour minimiser les artefacts de mesure et/ou les correctionspossibles ainsi que les calibrations nécessaires. Le cours se terminera par un ensembled'exemples issus de la bibliographie pour lesquels un MEB et/ou un AFM est utilisé pourréaliser des images au cours d’essais mécaniques. Ces images servent ensuite à extraire desdonnées cinématiques via la corrélation d'images 2D voire 2,5D. Nous donnerons desexemples d’essais réalisés dans différents environnements, en température ou encore souschargement électromagnétique afin de mettre en évidence la diversité d’applicationsenvisageable. Pour finir, nous aborderons le cas de caractérisations plus « directes » ducomportement élastique par AFM ou l’utilisation de faisceau FIB pour miniaturiser les essaisin situ MEB. En conclusion, nous dresserons un bilan critique des performances respectives deces deux techniques en termes de résolution, de taille/dimensions et de vitesses d'acquisitionde l’image ainsi que des limites intrinsèques (matériaux non conducteurs, environnement, …).