La microsonde de Castaing (en anglais electron probe microanalyser, EPMA) est une méthode d'analyse élémentaire inventée en 1951 par Raimond Castaing. Elle consiste à bombarder un échantillon avec des électrons, et à analyser le spectre des rayons X émis par l'échantillon sous cette sollicitation.

             En effet, certains électrons cèdent une partie de leur énergie cinétique à l'atome, provoquant l'éjection d'un électron de l'atome ; l'atome est dit « excité ». Si l'électron éjecté est proche du cœur, un électron périphérique va descendre (l'atome se désexcite), et ce faisant, il va émettre un photon. Du fait de l'énergie de transition, ce photon va appartenir au domaine X.

Interaction électrons/matière

Pour une animation, cliquer sur ce lien : Intéractions électrons/matière

           Une sonde électronique est formée en réduisant une source d'électrons par deux ou trois lentilles magnétiques. Les électrons frappent l'échantillon à analyser avec une énergie d'impact qui peut varier de quelques centaines d'eV jusqu’à 30 keV. Les photons X émis par l'échantillon sous l'impact des électrons sont analysés par les spectromètres à rayons X de type WDS (dispersion de longueur d'onde).

Pour une comparaison de la résolution spectrale EDS et WDS, cliquer sur ce lien : EDS-WDS

Schéma d'une microsonde électronique

           On prend un monocristal de dimensions connues et stables. Les rayons X diffractent sur ce cristal, le principe est le même que la séparation du spectre visible par un réseau (par exemple un disque compact). On récolte alors l'intensité du signal en fonction de la déviation 2.Tetha du faisceau.

L'énergie h·Nu des photons diffractés avec une déviation 2.Tétha est donnée par la loi de Bragg

où Lambda est la longueur d'onde de la radiation, d est la distance interréticullaire du plan cristallin diffractant, et n est un nombre entier appelé « ordre de diffraction », ainsi que par la loi de Planck

où h est la constante de Planck, Nu est la fréquence et c est la vitesse de la lumière. Ce principe fut découvert en 1912 par Max Von Laue, et fut développé par W.H. et W.L. Bragg en 1915.

Le principe est le même que la méthode d'analyse cristalline par diffraction de rayons X, sauf que dans ce cas-là, on a un spectre de rayons X connu et un cristal inconnu, alors qu'en analyse spectrale, on a un spectre inconnu mais un cristal connu.

Principe des spectromètres WDS (dispersion de longueur d'ondes)