Nouvelle méthode d'imagerie 3D et d'analyse quantitative des défauts ponctuels et amas de défauts pour l'étude du vieillissement des matériaux.

The field ion microscope is an instrument that can provide an image of the surface of a metallic sample at the atomic scale. The technique is therefore interest in materials sciences to quantify and characterized the finest crystalline defects. The sample used is a sharp needle carried at a potential of several kilovolts. The image of the surface is obtained by ionization of an image gas under the effect of the electric field at the apex of the tip. Under the effect of this electric field the tip can also be progressively eroded to allow a series of images of the sample at different depths. The objective of this work is to use these images to obtain a 3D reconstruction at the atomic scale of the analyzed sample. The post-processing algorithm, developed in this work, leading to the 3D reconstruction of the volume, is based on different image processing. Reconstructions made on a pure material (tungsten) give very encouraging results. In the best reconstructed areas, the detection efficiency reaches 100% and the spatial resolutions achieved are 0.35Å in the direction of analysis and 1.25Å in the orthogonal direction to the direction analysis. Some defects, such as grain boundaries or cavities, could be reconstructed and observed in the 3D volumes. Automatic detection and characterization tools for crystallographic lattice and defects were also developed.Le microscope ionique à effet de champ est un instrument qui peut fournir une image de la surface d’un échantillon métallique à l’échelle atomique. La technique présente donc un intérêt en sciences de matériaux pour quantifier et caractériser les défauts cristallins les plus fins. L’échantillon utilisé se présente sous forme d’une pointe très fine portée à un potentiel de plusieurs kilovolts. L’image de la surface est obtenue par ionisation d’un gaz image sous l’effet du champ électrique régnant à l’extrémité de la pointe. Sous l’effet de ce champ électrique la pointe peut également être progressivement érodée pour permettre de réaliser une série d’images de l’échantillon à différentes profondeurs. L’objectif de ce travail est d’utiliser ces images pour obtenir une reconstruction 3D à l’échelle atomique de l’échantillon analysé. L’algorithme de post-traitement, développé dans ce travail, menant à la reconstruction 3D du volume est basé sur différents processus de traitement d’images. Les reconstructions faites sur un matériau pur (tungstène) donnent des résultats très encourageants. Dans les zones les mieux reconstruites, le rendement de détection atteint les 100% et les résolutions spatiales atteintes sont de 0.35Å dans la direction d’analyse et 1.25Å dans la direction orthogonale à la direction d’analyse. Quelques défauts, tels des joints de grain ou des cavités, ont pu être reconstruits et observés dans les volumes 3D. Des outils de détection et de caractérisation automatiques du réseau et des défauts cristallins ont également été développés