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Bien choisir un microscope

Le microscope est un instrument d’optique qui permet d’observer en détails des échantillons extrêmement petits grâce à une lentille.

Les microscopes ont de nombreuses applications en sciences et dans l’industrie. On les utilise notamment pour le contrôle de la qualité (traitement des semi-conducteurs, recherche sur l’analyse métallurgique) mais aussi en laboratoire (imagerie médicale, recherche sur les cellules).

Il existe deux types de microscope: les microscopes optiques et les microscopes électroniques. Dans ce guide, une fois présentées les différences entre ces deux types de microscopes, il ne sera question que des microscopes optiques.

Consulter les microscopes

  • Microscope optique ou électronique ?

    Microscope optique de la marque Carl Zeiss Microscopy

    Il existe deux grandes familles de microscope: les microscopes optiques et les microscopes électroniques.

    La principale différence entre ces deux types de microscope réside dans la manière dont l’échantillon à observer, appelé préparation, est traversé. C’est ce qui détermine la qualité de l’image (grossissement, couleur, noir et blanc).

    Avec un microscope optique, la préparation placée sur une lamelle de verre est traversée par des rayons lumineux:

    • La résolution est de l’ordre de 200 nanomètres.
    • Il est possible d’observer par exemple une cellule en entier.
    • Cependant, le grossissement est plutôt limité, ce qui ne permet pas d’observer les détails inférieurs à 200 nanomètres.

     

    Avec un microscope électronique, la préparation est traversée par un faisceau d’électrons:

    • Le grossissement est plus important.
    • Cependant, l’image délivrée est en noir et blanc.
    • Les couleurs peuvent toutefois être ajoutées numériquement sur ordinateur après.

     

    Microscope électronique de la marque Jonel

    Il existe deux types de microscope électronique: à balayage et à transmission.

    • Le microscope à balayage (MEB):
      • Il émet des électrons qui balaient la surface de la préparation.
      • La résolution est très haute, de l’ordre de 0.4 à 20 nanomètres, ce qui permet de différencier deux points séparés de moins d’un nanomètre.
      • L’image apparaît en relief ce qui permet de bien étudier la structure et la forme de l’échantillon.
      • Ce type de microscope est surtout utilisé par les instituts de recherche en biologie pour obtenir la forme de cellules ou d’organes.
      • Il peut coûter entre 150 000 et un million d’euros.

     

    • Le microscope à transmission (MET):
      • Il émet des électrons qui traversent la préparation.
      • L’image obtenue livre ainsi les moindres détails de l’échantillon.
      • Ce type de microscope est utilisé en biologie cellulaire car il est le seul moyen d’obtenir des images précises de l’intérieur des cellules.
  • Quel type de microscope optique choisir ?

    Il existe plusieurs types de microscopes optiques dont le choix dépend de l’échantillon que vous souhaitez observer. Vous devez d’abord choisir entre les microscopes classiques et les microscopes inversés:

    Les microscopes classiques :

    • La source de lumière est placée en dessous de l’échantillon et l’observation de l’échantillon se fait par le dessus.
    • Le microscope classique est utilisé pour l’observation et les grossissements d’échantillons sur lame.

     

    Les microscopes inversés :

    • La source de lumière est placée au-dessus de l’échantillon et les objectifs en dessous.
    • Le microscope inversé est utilisé dans l’observation de cellules en culture in vitro, et permet d’inspecter des objets épais ou situés sur le fond de boîtes de pétri.

     

    Les microscopes se déclinent ensuite en différents types d’oculaires:

    • Les microscopes monoculaires:
      • L’observation s’effectue avec un seul œil.
      • Ils s’adressent aux débutants.
      • Ils sont peu coûteux.
      • Mais ils sont peu confortables et ne sont pas adaptés aux observations prolongées.

     

    • Les microscopes binoculaires:
      • L’observation s’effectue avec les deux yeux ce qui réduit la fatigue oculaire et musculaire.
      • Ils s’adressent aux utilisateurs expérimentés.
      • Ils sont adaptés à l’observation d’échantillons volumineux non visibles à l’oeil nu (comme un insecte) avec grossissement allant de x4 à x200.
      • Ils sont aussi utilisés pour l’observation stéréoscopique afin de percevoir la profondeur de l’échantillon.

     

    • Les microscopes trinoculaires:
      • L’observation s’effectue avec les deux yeux.
      • Une caméra, sorte de troisième oeil, peut être fixée au tube vertical situé au-dessus du microscope pour filmer et d’enregistrer les observations.
      • Ils s’adressent surtout aux utilisateurs expérimentés.
      • Ils sont très onéreux.

     

    • Les microscopes numériques:
      • Ils possèdent des écrans LCD ce qui permet d’effectuer les observations à plusieurs personnes.
      • Ils sont donc très confortables car l’observation se fait sur écran.
      • Le grossissement est fort, ce qui permet d’observer les détails de l’échantillon.
      • L’image livrée par ce type de microscope est très précise comparé aux autres microscopes.
      • Il est aussi possible de filmer ou prendre des photos de l’observation.
      • Très chers, ces microscopes sont avant tout utilisés en laboratoire.
  • Quel type d’oculaire choisir?

    Il existe différents oculaires de microscope:

    Les oculaires Huygens:

    • Ils sont dotés d’une optique simple.
    • Ils sont simples d’utilisation et peu chers.
    • Ils conviennent aux débutants.
    • Mais le champ d’observation est réduit, d’où un confort réduit.

     

    Les oculaires grand champ:

    • Le champ d’inspection est plus important, le confort d’utilisation aussi.
    • L’optique est plus qualitative ce qui explique son prix plus élevé.

     

    Les oculaires micrométriques :

    • Ils permettent de mesurer les dimensions des échantillons observés et ainsi d’effectuer des comparaisons.
    • Ils peuvent aussi être couplés à d’autres appareils comme par exemple un micromètre objet.
    • Ils s’adressent surtout aux utilisateurs expérimentés qui souhaitent effectuer une observation approfondie d’un échantillon

     

    Les oculaires sécurisés:

    • Choisissez ce type d’oculaire pour éviter qu’ils ne tombent ou ne soient volés.
    • Vous devrez alors les fixer avec une vis.
    • Ils sont très fiables, simple d’emploi et peu coûteux.
  • Quel type de tête choisir ?

    La tête d’un microscope représente la partie haute de l’appareil sur laquelle sont fixés les oculaires. Différents types de têtes existent: les têtes droites et les têtes inclinées.

    Les têtes droites :

    • Elles sont maintenues à une plateforme fixe.
    • Elles caractérisent les microscopes monoculaires possédant une optique simple.
    • Les microscopes à tête droite sont adaptées aux débutants et aux utilisations occasionnelles car ils ne pas d’un grand confort.

     

    Les têtes inclinées :

    • Elles sont dotées d’une platine qui bouge toute seule, l’utilisateur n’a donc pas besoin de bouger.
    • Ce type de microscope à tête inclinée est plus cher mais plus confortable.
    • Il est destiné à des personnes souhaitant faire un usage régulier et prolongé de l’appareil.
  • Comment choisir son objectif ?

    Choisir le bon objectif de microscope est primordial pour obtenir l’image exacte d’un échantillon, à savoir une image qui offre un grossissement de l’objet mais sans le déformer.

    Le choix de l’objectif dépend d’abord du grossissement recherché. Il existe trois types de grossissement:

    • les grossissements faibles (de x1 à x10)
    • les grossissements moyens (de x10 à x40)
    • les grossissements forts (au delà de x40)

     

    L’objectif doit aussi rendre une image exacte de l’échantillon observé et corriger les défauts des systèmes optiques, aussi appelés aberrations optiques.

    Il existe deux types d’aberration optique: l’aberration chromatique et l’aberration géométrique (ou monochromatique).

    L’aberration chromatique:

    • L’aberration chromatique est un défaut de couleurs, le résultat d’une décomposition de la lumière blanche en différentes bandes de couleurs.
    • Cette décomposition a pour effet de produire différentes mises au point en fonction de la longueur d’onde.
    • L’image alors livrée est floue.
    • Les objectifs achromatiques permettent de compenser cette aberration et de livrer une image nette.

     

    L’aberration géométrique (ou monochromatique):

    • L’aberration géométrique dépend de paramètres géométriques (angle de champ, position de la pupille) et impacte la capacité du microscope à distinguer les détails.
    • L’image livrée est alors courbée.
    • Les objectifs plan-achromatiques sont prévus pour corriger la planéité de l’image tout en compensant aussi l’aberration chromatique.
  • Quelles applications industrielles pour les microscopes?

    Assemblage et inspection-qualité :

    • Les microscopes sont adaptés aux travaux d’assemblage et de contrôle qualité car ils permettent d’inspecter les matériaux et les produits finis.
    • Ces microscopes sont souvent équipés d’un écran d’ordinateur pour que les éléments visualisés puissent être facilement vus sur un écran et par plusieurs personnes.

     

    Inspection électronique :

    • Avec un grossissement allant jusqu’à x400, les microscopes stéréoscopiques permettent d’observer des objets qui tiennent dans votre main comme les cartes de circuits imprimés ou les pièces d’usinage et trouver d’éventuels défauts de fabrication.

     

    Mesure :

    • Les microscopes de mesure sont des microscopes métallurgiques qui ont des lectures numériques sur les vis à tête de scène.
    • Ils fournissent des mesures précises et fiables sur les axes X, Y et Z.
    • Ces microscopes sont particulièrement adaptés à la mesure où la recherche de précision est très importante.

     

    Observation des matériaux :

    • Les microscopes métallurgiques sont conçus pour inspecter les matériaux brillants, plats et/ou réfléchissants.
    • Ils offrent un grossissement plus élevé que les microscopes stéréoscopiques.

     

    Géologie :

    • Les microscopes polarisants aussi appelés microscopes à lumière polarisée permettent de révéler la composition chimique de nombreux matériaux organiques et inorganiques.
    • Ils sont souvent utilisés pour étudier les minéraux dans les sections de roches minces.
    • Parmi les autres matériaux observables au moyen de tels microscopes: le ciment, les céramiques, les polymères, les molécules cristallines, l’amidon, le bois.

     

    Dans les laboratoires et les hôpitaux :

    • Ces microscopes biologiques sont surtout utilisés en laboratoire pour examiner des échantillons biologiques à des fins de recherche ou de diagnostic.
    • La lumière d’un microscope biologique vient toujours du dessous de la scène car les échantillons observés doivent laisser passer la lumière ce qui permet par exemple d’observer des cellules sanguines ou des bactéries.
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