Reconstructions préliminaires

Les résultats suivants ne constituent que des tests sur la faisabilité d’une expérience d’imagerie « stéréographique ». Ils nous ont permis de prendre connaissance des difficultés de la mise en place expérimentales d’un tel schéma. Cela a permis aussi de mettre en pratique les différentes hypothèses sur l’objet et les différentes approximations associées à l’acquisition des données présentées chapitre 5.3.

L’objet utilisé pour cette expérience est fabriqué avec deux membranes de Si3N4, opacifié avec une couche de 50 nm d’or, disposée parallèlement et espacées de 2 µm. Un motif identique est gravé simultanément par FIB sur ces deux membranes. L’objet « grille » (Figure 12.1 (a)) représente typiquement une grilles gravées sur chaque membrane. L’image MEB de l’objet « chevron » Figure 12.1 (b) est prise avec un angle de 10° par rapport à la normale des membranes. Cette image permet de rendre compte de l’aspect « tridimensionnel » de l’objet ainsi fabriqué, notamment grâce à la différence des contrastes. L’objectif est de pouvoir obtenir cet aspect de l’objet en détectant la diffraction de l’onde transmise pour une acquisition à incidence normal par rapport aux membranes puis avec un angle.

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Figure 12.1 : image MEB des objets (a) « grille » et (b) « chevron ». Les trois niveaux de contrast gris clair, gris foncé et noir sur ces images correspondent respectivement à la première membrane, la deuxième membrane et la partie « débouchante ».

Figure 12.2 : reconstruction de deux projections sur l’objet « grille ». (a) incidence normale par rapport au membranes et (b) incidence de 7.5°. Représentation de la partie réelle au dessus et représentation de la phase en dessous.

L’expérience a consisté à enregistrer une figure de diffraction pour chaque incidence du rayonnement harmonique sur l’échantillon. Deux résultats de reconstruction de l’onde transmise par l’objet « grille » sont présentés Figure 12.2. La Figure 12.2 (a) représente la transmission des deux grilles en incidence normale. C’est une reconstruction préliminaire obtenu par l’algorithme HIO. Aucun PRTF n’est effectué ici. La Figure 12.2 (b) représente la transmission de la grille pour une incidence de 7.5° par rapport à la normal. Cette reconstruction donne une information tout à fait différente de la précédente que l’on peut expliquer avec le schéma présenté Figure 12.3. Sur cette figure, le plan de projection représente la transmittance de l’objet si l’hypothèse de projection est valide, c'est-à-dire si l’épaisseur équivalente « e » est inférieure à la profondeur de champ (voir relation 5.13 chapitre 5.3). L’objet a été conçu pour pouvoir respecter cette

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condition tout en permettant l’accès à des résolutions de l’ordre de 200 nm, suffisante pour résoudre le dédoublement du pas du réseau formé pour une incidence de 10°. Les reconstructions semblent valider cette hypothèse. On retrouve plusieurs informations de cette deuxième reconstruction. La première est le rapport 3 entre les largeurs de grille. Cependant, l’image MEB semble montrer que la première grille à une largeur du double de la deuxième, bien que l’on distingue mal cette dernière. La deuxième information est le rapport entre l’angle d’incidence et la distance « d » entre les deux membranes. Il y a une relation entre le sinus de l’angle d’incidence et le rapport « périodicité de la grille » – que l’on obtient facilement de la première reconstruction – et distance entre les deux membranes. On estime alors cette distance de l’ordre de 3.2 µm, à comparer avec les 4.2 µm estimé à partir des images MEB, et les 2 µm que l’on souhaitait par construction. Il faut noter que la séparation entre les deux membranes a pu évoluer au cours des différentes manipulations de l’échantillon.

Figure 12.3 : vue schématique de la projection.

12.1.3

Perspectives

De nombreux points restent à résoudre pour valider ce schéma d’imagerie. Le premier est de vérifier que l’on peut faire une reconstruction stéréoscopique avec ces deux prises de vue. Ensuite, la conception du montage d’imagerie à deux faisceaux reste une partie non négligeable du travail expérimental. Et enfin, il faut résoudre les problèmes associés à une application aux « objets réels », notamment celui du faible signal diffracté. Une collaboration est en cours pour une application sur des objets micro-structurés en volume avec Tobias Vockerodt et Milutin Kovacev de l’université de Hanovre. Pour finir, il serait intéressant de combiner ce schéma « stéréo » avec une reconstruction « Ankylographique » [125]. La reconstruction « Ankylographique », selon les auteurs, permet de faire une reconstruction complète des 3 dimensions d’un objet, avec une seule acquisition de diffraction. Une condition pour la réussite

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de cette méthode est qu’il faut enregistrer le signal sur une ouverture de diffraction importante. Deux prises de vue sur un même objet doublent l’information de diffraction, ce qui pourrait augmenter la capacité et la convergence de cette méthode, notamment quand la condition précédente n’est pas respectée. De plus, une reconstruction « Ankylographique » permet de supprimer la contrainte sur la condition de projection de chaque prise de vue stéréoscopique. Cette hypothèse de projection est difficilement vérifiée pour notre expérience, à cause d’une profondeur de champ très limitée quand l’on souhaite résoudre un objet à la centaine de nanomètres avec une longueur d’onde d’une dizaine de nanomètres.

12.2 Imagerie de domaines magnétiques

12.2.1

Objectifs

L’imagerie de domaines magnétiques représente une réelle application de la possibilité de reconstruire un objet à partir de l’acquisition de sa figure de diffraction en simple tir. Les propriétés à « imager » sur cet objet sont les modifications de la structuration spatiale des domaines magnétiques en fonction du temps. Les échelles considérées pour cette expérience sont, la centaine de nanomètres pour résoudre la structuration des domaines, et la dizaine de femtosecondes concernant l’évolution temporelle de l’échantillon. Cette échelle temporelle est celle correspondant au processus de désaimantation de l’échantillon par l’effet de thermalisation des électrons [126]. La dynamique d’aimantation peut aussi révéler d’autres effets sur la dynamique de spin des matériaux magnétiques [127].

Les échantillons magnétiques, pour les expériences d’imagerie envisagées, sont généralement constitués de Cobalt et de Palladium (ou Platine), en alliages ou en dépôts multicouches. Le contraste des domaines magnétiques provient d’un effet résonnant du dichroïsme magnétique au seuil de résonnance du Cobalt [128]. Les modes propres de la polarisation de cette interaction magnéto-optique sont les polarisations circulaires. L’objectif principal de l’expérience d’imagerie de domaine magnétique est de mettre en place une expérience pompe-sonde, où la sonde UV-X permettrait d’enregistrer une figure de diffraction en simple tir [129].