Application de l'amincissement ionique à l'étude de la structure des roches argileuses en microscopie électronique par transmission

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1974

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M. Paulus et al., « Application de l'amincissement ionique à l'étude de la structure des roches argileuses en microscopie électronique par transmission », Bulletin du Groupe français des Argiles, ID : 10.3406/argil.1974.1212


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Résumé En Fr

We show the capabilities of ion-bombardment for thinning of samples of argillaceous rocks for transmission electron microscopy. This technology allows to adapt to the electron microscopy the usual observation process in optical microscopy of thin sections generally used in geology. The ion-thinning offers the main advantage to extend the limit of the usual pétrographie observation to a fraction of micron, which allows the detailed study, in thin section, of the structure of very fine-grained rocks. The practical aim for the mineral-oil industry has been the study of the pore geometry of the clay fractions of the rock in order to get informations on the behaviour of the sediments with respect to the circulation of fluids. The principle of procedure is briefly given and the experimental set up is described. Then we bring out the advantages of the used techniques : a) Multi-beams cathodes which allow a uniform bombardment ; b) Bombardment at a grazing incidence which has the advantages : -to prevent selective etching according to the nature of phases and crystalline orientations. -to avoid the increase of unevenness of thickness due to the pores. -to reduce the depth of ion penetration ; c) Self acting control of the end of thinning and of the change of the angle of incidence. Then the effect of the angle of incidence and accelerating potential upon the depth of ion penetration and the sputtering yield is discussed. The capabilities of this technology are verified with two samples of argillaceous rocks, marl and shale . and also with four samples of clay minerals.

Nous présentons les possibilités offertes par le bombardement ionique pour l'amincissement d'échantillons de roches argileuses jusqu'à la transparence électronique qui permet l'examen direct du matériau. Cette technologie permet d'adapter à la microscopie électronique le mode d'examen classique de microscopie optique en lame mince couramment utilisé en géologie ; elle présente l'intérêt majeur de reculer la limite d'observation pétrographique courante à une fraction de micron, ce qui rend possible l'étude détaillée en lame mince de la structure des roches aux grains les plus fins. Le but pétrolier pratique a été l'étude de la géométrie du réseau poreux existant entre les particules d'argile, afin d'en déduire des indications sur le comportement des sédiments vis-à-vis de la circulation des fluides. Après un rappel très succinct du principe de fonctionnement, on décrit l'appareillage utilisé et on présente les avantages de la technique employée : a) cathode multifaisceaux permettant un bombardement uniforme ; b) bombardement sous incidence rasante pour : -éliminer l'attaque sélective suivant la nature des phases -éviter d'accentuer les inégalités d'épaisseur dues aux pores -réduire la profondeur de pénétration des ions ; c) contrôle automatique de la fin d'amincissement et du changement d'angle d'incidence. On discute ensuite de l'influence de l'angle d'incidence et de la tension d'accélération sur la profondeur de pénétration des ions et le rendement de la pulvérisation. Les possibilités de cette technologie sont montrées sur deux échantillons de roches argileuses : une marne et un schiste, ainsi que sur quatre échantillons de minéraux argileux.

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