Le phénomène de cathodoluminescence peut être observé en imagerie grâce aux microsondes électroniques avec une résolution spatiale similaire à celle de l’imagerie électronique ou WDS.

Patchy zoning in a anorthoclase crystal from the AD 1563 subplinian eruption of Água de Pau Volcano, São Miguel Island, the Azores(avec l’aimable autorisation de Vittorio Zanon)

Principes analytiques

La cathodoluminescence est l’émission de lumière visible par un matériaux bombardé par un faisceau d’électron. Une des applications les plus répandue est la télévision lorsque celle-ci utilise un tube cathodique. En géologie, le microscope à cathodoluminescence est utilisé pour examiner des structures internes des échantillons géologiques, dans le but de déterminer, par exemple, l'histoire de la formation de la roche.

Le phénomène de cathodoluminescence se produit suite à l’interaction entre un électron énergétique et un matériau. L’électron incident cède une partie de son énergie cinétique au profit d’un électron de la bande de valence du matériau. Ce dernier est promu dans la bande de conduction, laissant un trou dans la bande de valence. Il existe une certaine probabilité qu’électrons et trous se recombinent en émettant un photon. La longueur d’onde du photon émis est caractéristique du matériau et peut révéler la présence de défauts ou d’impuretés introduisant des niveaux d’énergie dans la bande interdite.

Contrairement à la cathodoluminescence optique, la cathodoluminescence électronique ne permet pas de conserver l’information colorimétrique propre à cette technique. Cependant, elle permet de révéler des variations dans la structure et la composition chimique de certains minéraux. Cette technique rapide et purement qualitative est idéale pour obtenir une imagerie chimique et structurale sur des surfaces millimétriques.