Bien choisir un microscope

Le microscope est un instrument d’optique qui permet d’observer en détail 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, analyse métallurgique) mais aussi en laboratoire (imagerie médicale, recherche sur les cellules).

Il existe deux types de microscopes : 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 microscopes : les microscopes optiques et les microscopes électroniques.

    La principale différence entre ces deux types de microscopes 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 électroniques : 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.

    Microscope monoculaire de la marque Optika Srl

    Les microscopes monoculaires :

    • L’observation s’effectue avec un seul œil.
    • Ils sont peu coûteux.
    • Ils sont peu confortables et ne sont pas adaptés aux observations prolongées.

    Micropscope binoculaire de la marque ATM

    Les microscopes binoculaires :

    • L’observation s’effectue avec les deux yeux ce qui réduit la fatigue oculaire et musculaire.
    • Ils sont adaptés à une utilisation prolongée.
    • Ils sont aussi utilisés pour l’observation stéréoscopique afin de percevoir la profondeur de l’échantillon.

     

     

    Microscope trinoculaire de la marque EchoLAB

    Les microscopes trinoculaires :

    • L’observation s’effectue avec les deux yeux.
    • Une caméra, sorte de « troisième œil », est fixée sur la partie supérieure du microscope, pour filmer et enregistrer les observations.
    • Ils s’adressent surtout aux utilisateurs expérimentés.
    • Ils sont très onéreux.

     

    Microscope numérique de la marque Keyence

    Les microscopes numériques :

    • Ils possèdent un écran 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 comparée 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 ?

    Les oculaires Huygens :

    • Ils sont dotés d’une optique simple.
    • Ils sont simples d’utilisation et peu chers.
    • Ils conviennent aux débutants.
    • Leur champ d’observation est réduit, ils sont donc moins confortables.

     

    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.
  • 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 :

    • Leur platine est généralement fixe, c’est la tête qui doit bouger pour effectuer la mise au point.
    • Elles caractérisent les microscopes monoculaires possédant une optique simple.
    • Les microscopes à tête droite sont adaptés aux débutants et aux utilisations occasionnelles car ils ne sont pas très confortables.

     

    Les têtes inclinées :

    • Elles sont dotées d’une platine mobile, l’utilisateur n’a pas besoin de bouger lors de la mise au point, la tête du microscope reste fixe.
    • Les microscopes à tête inclinée sont plus chers mais plus confortables.
    • Ils sont destinés à des personnes souhaitant faire un usage régulier et prolongé de l’appareil. Elles sont plus ergonomiques et donc plus adaptées à un usage professionnel.
  • 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 grossissements :

    • 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’aberrations optiques : 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 couleurs.
    • Cette décomposition a pour effet de produire différentes mises au point en fonction de la longueur d’onde.
    • L’image livrée est alors floue.
    • Les objectifs achromatiques permettent de compenser cette aberration et de livrer une image nette.

     

    L’aberration géométrique :

    • 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 pour les microscopes ?

    Assemblage et inspection-qualité :

    • Les microscopes d’assemblage et de contrôle qualité permettent d’inspecter les matériaux et les produits finis.
    • Ces microscopes sont souvent équipés d’un écran 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 servent a réaliser des mesures sans contact sur un échantillon. En utilisant un objectif télécentrique, ce microscope donne une image parfaitement plane, idéale pour faire des mesures dimensionnelles. Sa platine de précision lui permet d’effectuer des microdéplacements.
    • 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.

     

    Métallurgie :

    • 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 :

    • Les 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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