Éléments constitutifs : Un microscope est constitué d'un oculaire (lentille supérieure haute) et d'un objectif (lentille inférieure basse).

La science qui étudie les objets de petite taille est appelée microscopie.

Les différents types de microscopes

En imagerie, on utilise différentes sortes de microscopes. Ces derniers sont regroupés en 3 grandes parties.

Les microscopes optiques

Les microscopes optiques, aussi appelés microscopes photoniques sont des instruments optiques composés d'un oculaire et d'un objectif. Afin d'y observer des échantillons, ces derniers doivent se trouver sous une lame.

Les touts premiers microscopes optiques sont supposés avoir été inventés dans les années 1500 - 1600. L'une des premières utilisations du microscope est celle qu'en fait Galilée avec son Occhilono, un microscope à lentilles convexe et concave.

Comment fonctionne un microscope optique ? Ce schéma explique d'une manière simple le fonctionnement d'un microscope optique. On y voit comment les différents objectifs grossissent l'objet et redirigent l'image vers l’œil.

En fonction de sa puissance optique, il peut grossir des objets de petite taille. Sa résolution permet quand à elle de distinguer facilement les détails.

Ce microscope se retrouve dans de nombreux laboratoires. En biologie il sert à observer les tissus et leurs cellules. En métallurgie on peut observer les structures métalliques ou encore analyser les roches en pétrographie.

Un microscope optique a la capacité de grossir jusqu'à 2000 fois les objets.

Le microscope à contraste de phase

Le microscope à contraste de phase est un microscope qui utilise les changements de phase que subissent les rayons de lumière en traversant les objets.

Son fonctionnement repose sur la création d'interférences entre les rayons lumineux de l'objet et un rayon de référence. On peut ainsi transformer un objet de phase en objet d'amplitude.

C'est en 1930 que la première utilisation de ce type d'appareil a eu lieu. Elle a d'ailleurs valu le prix Nobel a celui qui l'a mis au point, le physicien hollandais Frederik Zernike.

Ce type d'appareils est utilisé en biologie et plus particulièrement en bactériologie. En effet, sa capacité a révéler les objets peu opaques est très utile en parodontologie.

Le microscope confocal

Le microscope confocal ou microscope a balayage laser est un microscope optique qui a la particularité de réaliser des images avec une faible profondeur de champ. Ces sections optiques ont une profondeur d'environ 400 nm.

Les premières utilisations du microscope confocal remonte au milieu des années 1900.

En superposant les images, il est alors aisé d'obtenir des images en trois dimensions. On utilise pour cela un ordinateur qui recoupe les images et les travaille afin de donner un rendu tridimensionnel.

Son fonctionnement repose sur la lumière réfléchie, c'est pourquoi on utilise le laser comme source de lumière.

C'est un microscope très utilisé en laboratoire de nos jours.

Le microscope de fluorescence par réflexion totale interne

Le microscope de fluorescence par réflexion totale interne, aussi appelé microscope à onde évanescente est un type de microscope optique par fluorescence. Il est utilisé afin d'examiner des échantillons très fins de moins de 200 nm, tout ceci grâce à la réflexion totale interne.

On peut aussi le rencontrer sous l'abréviation de TIRF pour Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy.

Comment fonctionne un microscope de fluorescence par réflexion totale interne ? Légende :
1. Échantillon.
2. Zone d'onde évanescente.
3. Lame porte-objet.
4. Huile d'immersion.
5. Objectif.
6. Faisceau d'émission (signal).
7. Faisceau d'excitation.

La vidéomicroscopie

La vidéomicroscopie est une technique utilisée dans les microscopes qui consiste à traiter les images d'une caméra en les numérisant. Cette technique a pour but de créer des images en trois dimensions. Elle permet également de suivre les mouvements intracellulaires du vivant.

En biologie, on utilise la vidéomicroscopie pour étudier des processus sur un temps donné, qu'il soit court (étude au niveau microscopique, cellulaire par exemple) ou long (au niveau macroscopique, érosion d'un falaise).

Le microscope à statif inversé

Le microscope à statif inversé est un microscope qui donne une observation sur un plan focal de cellules vivantes.

Le plan focal est l’ensemble des foyers secondaires images qui correspond au plan perpendiculaire à l’axe optique et qui passe par le foyer image

Il a plusieurs options que l'on peut retrouver comme une enceinte thermostatée avec une régulation du dioxyde de carbone ainsi qu'une platine robotisée. Ces deux choses servent souvent pour l'observation d'échantillons vivants dans le temps.

Le stéréomicroscope

Le stéréomicroscope est le microscope que nous connaissons sous le nom de loupe binoculaire. C'est le type de microscopes que vous rencontrerez lors de vos TP de physique ou de SVT. En effet, il permet d'observer des petits objets avec un faible grossissement.

Sa structure réside dans la somme de deux microscopes l'un a côté de l'autre afin de renvoyer deux images, soit une pour chaque œil. Pour finir des lentilles de redressement permettent une vision en relief de l'objet.

Le microscope sans lentille

Le microscope sans lentille est un microscope qui fonctionne par holographie. Son fonctionnement réside dans l’éclairage de l'échantillon par une diode, électroluminescente ou laser et d'un capteur optique CMOS qui en récupérant le signal d'interférence donne une image qui sera par la suite traitée par informatique.

On utilise ce type d'appareils en biologie en raison de son grand champ de vue qui n'est pas limité par la taille de la lentille dans le cas d'un microscope optique classique.

En sciences biologiques, le microscope holographique est très utilisé pour observer les virus ou cellules et bactéries présentes en nombre dans un échantillon.

Les microscopes électroniques

Les microscopes électroniques sont des microscopes qui utilisent les faisceaux d'électrons afin d'illuminer l'échantillon et ainsi en donner une image agrandie.
L'intérêt du microscope électronique est sa capacité de grossissement bien supérieure à celle des microscopes optiques. Pour cause, ils sont capables de grossir jusqu'à 5 millions de fois ! Cependant il dispose quand même d'une résolution limite qui dépend de la longueur d'onde de son rayonnement.

La première invention des microscopes électroniques remonte à 1931 par des ingénieurs d'origine germanique.

Malheureusement, ce type d'appareil à aussi des inconvénients. Par exemple, ce sont des appareils qui coûtent cher à produire et à entretenir.
Leur précision demande l'apport d'un courant haute tension stable à tout endroit de l'appareil. Ce dernier chauffant beaucoup, il a besoin d'un circuit de refroidissement à eau.
Enfin, ce microscope est sensibles aux champs magnétiques et aux vibrations, ce qui oblige souvent leur installation dans des sous-sol avec des appareils de suppression de champ magnétique.

Sachez qu'il faut aussi préparer les échantillons avant de les analyser, que ce soit par fixation chimique, déshydratation ou encore cryofixation.

Qu'est-ce que la cryofixation ? La cryofixation est une technique utilisée afin de fixer un échantillon par le froid.

Le microscope électronique en transmission (MET)

Le microscope électronique en transmission, abrégé en MET, est une technologie spéciale de microscope électronique dont la particularité est de transmettre des électrons à travers des échantillons très minces.

Sa création en 1931 par Ernst Ruska, un physicien allemand, valu à ce dernier de recevoir un prix Nobel.

Ce type d'instrument est très utilisé dans la tomographie afin d'analyser des échantillons sous plusieurs angles.

Le microscope électronique à balayage (MEB)

Le microscope électronique à balayage, abrégé en MEB, est un deuxième type de microscope électronique. Sa technologie repose sur les interactions entre les électrons.
Un faisceau d'électrons balaye l'échantillon et ce dernier renvoie seulement certaines particules. Une fois ces particules reçues par le microscope, une image en trois dimensions est construite.

Le microscope électronique en transmission à balayage (MEBT)

Le microscope électronique en transmission à balayage, abrégé en MEBT est un type de microscope électronique qui allie les deux techniques d'analyses de la transmission d'électrons et de balayage.

Son fonctionnement repose sur l'envoi d'un flux d'électrons à travers l'échantillon alors que des lentilles magnétiques font balayer l'échantillon par le faisceau.

Les microscopes à sonde locale

Les microscopes à sonde locale sont des microscopes qui utilisent une technique de cartographie par balayage. Pour cela, une pointe fine se déplace sur l'échantillon. La pointe prend la forme d'un cône se terminant par un seul atome.

Le microscope à sonde à été inventé dans les années 1980. Le tout premier a été le microscope à effet tunnel. Gerd Binning et Heinrich Rohrer recevront même le prix Nobel de 1986 pour sa mise au point alors qu'il étaient chercheurs chez IBM.

Le rendu de ce type d'appareil donne une résolution à l'atome. C'est donc la technologie privilégiée pour les nanotechnologies et les recherches scientifiques à l'échelle atomique.

Le microscope à effet tunnel

Le microscope à effet tunnel est un microscope en champ p²²roche qui utilise l'effet tunnel, un phénomène quantique.

L'effet tunnel désigne la propriété que possède un objet quantique de franchir une barrière de potentiel même si son énergie est inférieure à l'énergie minimale requise pour franchir cette barrière.

Malgré sa très grande précision, le microscope a effet ne fonctionne qu'avec des échantillons conducteurs d'électricité. Une matière amorphe est donc impossible à observer au niveau atomique.

Le microscope à force atomique

Le microscope à force atomique est un microscope à sonde locale dont la particularité est de créer des images topographiques de l'échantillon analysé. Sa technologie repose sur l'attraction / répulsion entre les atomes.

Le microscope optique en champ proche

Le microscope optique en champ proche est un type de microscope à sonde locale qui permet d'imager des objets à partir de la détection des ondes évanescentes. Ces appareils permettent de s'affranchir des limites de la microscopie optique à cause de la diffraction.

La sonde atomique tomographique, appelée également microscope ionique

La sonde atomique tomographique est un type de microscope qui fonctionne en créant une carte à trois dimensions de l'échantillon, tout cela grâce à un capteur de champ magnétique.

Afin de donner cette représentation, ce microscope arrose l'échantillon d'un champ magnétique très intense afin d'en faire évaporer sous forme d'ions les atomes de la couche supérieure de l'échantillon.

L'objectif

C'est une lentille convergente de courte focale (quelques millimètres). Un objet placé à proximité de son foyer donne une image intermédiaire agrandie et renversée. Le grandissement de l'objectif est noté λ1. Un dispositif de rotation permet de changer d'objectif.

L'oculaire

C'est une lentille convergente de plus grande focale (quelques centimètres). Il sert de loupe en grossissant l'image intermédiaire donnée par l'objectif. Le grossissement de l'oculaire est noté G2.

Caractéristiques du microscope

L'intervalle optique ∆ : C'est la distance qui sépare le foyer image de l'objectif du foyer objet de l'oculaire. Cette distance est fixe : ∆ = 20 cm.

De quoi se compose un microscope ? Sur ce schéma on remarque facilement les différents composants que vous rencontrerez habituellement sur un microscope. La molette qui vous servira à faire la mise au point, les différents objectifs qui permettront de voir l'objet avec différents grossissements, le diaphragme et le miroir pour la lumière. Enfin la platine pour y déposer l'échantillon et enfin l'oculaire afin de regarder l'échantillon à l’œil nu.

La latitude de mise au point : Un dispositif avec une vis micrométrique permet de régler la distance entre l'objet et l'objectif. En agissant sur la vis, on place l'objet près du foyer objet de l'objectif : l'image finale est à l'infini.

Le cercle oculaire : C'est l'image de l'objectif à travers l'oculaire. L’œil doit être placé au cercle oculaire pour recevoir toute la lumière émergente de l'objet.

Le grossissement standard G : C'est un nombre qui dépend : du grandissement λ1 de l'objectif, du grossissement G2 de l'oculaire. Il se calcule par la relation :

    \[ G = | \lambda _ {1} | \times G_ {2} \]

Vous devez également être capable de :

1 : Modéliser un microscope.

2 : Faire une construction de l'image donnée par le microscope.

Vous avez aimé l’article ?

Aucune information ? Sérieusement ?Ok, nous tacherons de faire mieux pour le prochainLa moyenne, ouf ! Pas mieux ?Merci. Posez vos questions dans les commentaires.Un plaisir de vous aider ! :) (4,00/ 5 pour 1 votes)
Loading...

Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.

Vous avez aimé
cette ressource ?

Bravo !

Téléchargez-là au format pdf en ajoutant simplement votre e-mail !

{{ downloadEmailSaved }}

Votre email est invalide