Le microscope électronique à transmission (MET) est un outil puissant et polyvalent permettant de sonder la matière à l'échelle atomique. Toutefois, malgré sa complexité, le maniement du microscope reste largement manuel et il n'est pas facile même pour les utilisateurs experts, d'exploiter le plein potentiel des machines modernes. Le but de ma thèse est de développer deux nouveaux outils logiciels facilitant le fonctionnement du microscope : l'automatisation dynamique, et la simulation sur site.
Le premier outil logiciel, le contrôle dynamique, est fondé sur les boucles de contre-réaction, un outil provenant de l'automatique qui permet d'asservir des paramètres de l'acquisition qui échapperaient autrement au contrôle de l'utilisateur. Nous montrons ici comment cet outil peut neutraliser les instabilités du microscope lors des expériences, nous permettant d'augmenter le temps d'exposition et par conséquent le rapport signal-sur-bruit, sans perte de résolution. Cette démonstration est faite dans le cadre de l'holographie électronique, mais peut être généralisé à d'autres techniques.
Le second outil logiciel est une simulation du microscope, permettant de visualiser les configurations optiques pendant son fonctionnement, améliorant ainsi la compréhension de l'instrument par l'utilisateur. De telles simulations existent déjà, et sont utilisées par les constructeurs, mais elles restent cantonnées aux phases de conception de l'instrument. Nous proposons ici d'introduire ce type de logiciel dans un contexte différent, celui de l'expérience au microscope. Un tel outil pourrait permettre de penser différemment la manipulation au microscope. |
The transmission electron microscope (TEM) is a powerful and versatile tool for probing matter at the atomic scale. However, despite its complexity, operating the microscope is still largely a manual task and it is not easy, even for expert users, to exploit the full potential of modern machines. The goal of my thesis is to develop two new software tools to facilitate the operation of the microscope: dynamic automation, and on-line simulation.
The first software tool, the dynamic control, is based on feedback loops, a tool coming from the automation that allows to enslave acquisition parameters that would otherwise escape the control of the user. We show here how this tool can neutralize microscope instabilities during experiments, allowing us to increase the exposure time and therefore the signal-to-noise ratio, without loss of resolution. This demonstration is made within the framework of electronic holography, but can be generalized to other techniques.
The second software tool is a simulation of the microscope, making it possible to visualize the optical configurations during the operation of the microscope, thus improving the understanding of the instrument by the user. Such simulations already exist, and are used by the manufacturers, but they remain limited to the design phases of the instrument. We propose here to introduce this type of software in a different context, that of the microscope experiment. Such a tool could allow to think differently about the manipulation under the microscope.
The final objective is to fluidify the microscopy experiments and to allow the development of new innovative experiments that go beyond the manual control alone. |