Pour observer les objets à une échelle minuscule, le microscope se révèle être un appareil incontournable, révélant des détails invisibles à l’œil nu. Il existe différents types de microscopes aujourd’hui, chacun étant conçu pour des usages bien précis. Les plus grandes catégories sont le microscope électronique, le microscope optique et le microscope à sonde locale. Chacun d’eux répond à des besoins particuliers et offre des avantages uniques dans la recherche industrielle et scientifique. À travers cet article, nous explorerons les différents types de microscopes, tout en détaillant les applications, les caractéristiques et les avancées technologiques qui les rendent si précieux dans divers domaines.
Les microscopes optiques
Le microscope optique est l’un des appareils les plus répandus dans le contexte des études microscopiques. C’est le microscope que l’on utilise le plus souvent en classe. Ces appareils sont équipés de lentilles optiques qui servent à former l’image, tout en permettant de contrôler l’éclairage de l’échantillon. L’observation peut se faire de différentes façons avec les microscopes optiques. Cela est dû notamment à certains paramètres comme le filtrage spatial, le filtrage spectral, la polarisation et le type d’éclairage.
Le microscope optique a un fonctionnement et une structure semblable à celui du microscope numérique. Seulement que l’œil de l’observateur est, dans ce dernier cas, remplacé par une caméra. Il faut noter également que les grossissements des microscopes optiques sont de l’ordre de 1000x.
Abordons à présent les différentes techniques d’observation offertes par ces appareils.
Observation à champ sombre
L’observation à champ sombre est une technique qui a la particularité de transmettre beaucoup plus faiblement la lumière émise par la source à l’objectif du microscope. En effet, c’est uniquement la lumière émise par l’échantillon qui est recueilli par l’objectif. Cette technique est aussi connue sous l’appellation : « microscopie à fond sombre ». Son but est de permettre d’analyser les échantillons sans avoir à les colorer, en augmentant la qualité du contraste. Par ailleurs, il faut savoir qu’elle n’est pas appropriée pour l’étude des échantillons épais.
Observation à champ clair
Contrairement à l’observation à champ sombre, l’observation à champ clair se présente plutôt comme une technique classique. Elle est encore appelée microscopie à fond claire et elle permet de recueillir la lumière blanche transmise par l’échantillon. C’est une technique qui possède un contraste faible. Elle n’est donc pas non plus adaptée aux échantillons épais. Par ailleurs, l’on n’a pas besoin de préparer l’échantillon de façon minutieuse quand on procède à une observation à champ clair.
Observation à fluorescence
La lumière est émise par les échantillons pendant une observation à fluorescence. Soit les échantillons sont naturellement fluorescents, ou alors ils sont rendus fluorescents pour l’occasion. Au vu de sa sensibilité, cette approche reste très utile si vous souhaitez distinguer ou marquer différentes structures grâce aux couleurs de fluorescence. Elle est d’ailleurs très utilisée pour l’observation de la dynamique biochimique des échantillons.
Le confocal à balayage laser
Il y a aussi la technique du confocal à balayage laser. La source lumineuse est un laser ici, ce qui n’est pas le cas avec les techniques précédentes. Le plus souvent, le confocal à balayage laser est couplé à la microscopie en fluorescence pour la précision des résultats. Pour des observations dynamiques et fixes, cette technique peut se montrer très efficace.
Aussi, en raison de sa meilleure résolution, il faut noter qu’elle reste la microscopie la plus adaptée aux échantillons épais. Seul inconvénient : elle présente des risques à cause du laser et sa mise en oeuvre est très chère.
Les microscopes électroniques
Au nombre des différents types de microscopes, nous avons également le microscope électronique. L’irradiation de l’échantillon lors d’une observation au microscope électronique se fait plutôt avec un faisceau d’électrons. Les grossissements du microscope électronique sont largement plus importants et peuvent dépasser la barre des 5 millions de fois.
Le marché actuel offre deux principaux types de microscopes électroniques : les microscopes électroniques à balayage (SEM) et les microscopes électroniques en transmission (TEM). Les techniques d’observation offertes par deux types d’appareils sont différentes.
Observation à balayage (SEM)
Le faisceau d’électrons reste diffusé sur l’échantillon à observer pendant l’observation en microscope à balayage (SEM). Lorsque le faisceau vient rencontrer l’échantillon, il se forme des électrons secondaires. Ces électrons secondaires sont détectés et ensuite convertis en signaux. L’objectif de ces signaux est de reconstituer l’image en relief en se basant sur une très grande profondeur de champ.
Ici, la préparation des échantillons est assez complexe. En effet, les échantillons doivent d’abord être déshydratés. Ensuite, ils doivent subir un traitement leur permettant de devenir conducteurs pour fixer les tissus et les nettoyer.
Observation en transmission (TEM)
Pour une observation en transmission, un faisceau d’électrons est premièrement émis sur l’échantillon. Ensuite, les électrons qui auront traversé l’échantillon sont détectés par le microscope. Les échantillons sont préparés en amont et suivant un protocole bien précis. Tout en étant conducteurs, ces échantillons conservent leur structure pour laisser passer le faisceau d’électrons. La résolution ici est encore meilleure que celle offerte par les microscopes à balayage (SEM).
Les microscopes à sonde locale
Nous avons le dernier type de microscope pour finir : le microscope à sonde locale. Basée sur le fait d’approcher une sonde de la surface d’un objet, la microscopie à sonde locale permet de déterminer la topographie de la surface d’un échantillon. La résolution spatiale peut atteindre l’échelle atomique, mais tout dépendra du microscope. En microscopie à sonde locale, il existe aussi différents types d’observation :
Observation à champ proche
L’observation à champ proche offre une résolution impressionnante. Avec cette technique, il est possible de franchir la limite d’Abbe avec des détections des ondes évanescentes. Ici, on observe l’onde évanescente au lieu de l’onde dispersée, le détecteur de lumière étant placé très près de l’échantillon. On peut donc observer des détails nettement plus petits que la longueur d’onde de la lumière.
Observation à force atomique
Cette technique fait appel à l’utilisation de la force de répulsion entre le nuage électronique provenant de la sonde du microscope et les nuages électroniques de la surface de l’échantillon prélevé. Ici, la sonde peut se déplacer dans toutes les directions, ce qui permet de balayer la surface des échantillons. Pour définir la topographie de surface, il faut alors analyser le parcours de la sonde. L’observation à force atomique est particulièrement adaptée aux échantillons non conducteurs et aux échantillons conducteurs.
Pour conclure, il faut retenir donc qu’il existe donc trois types de microscopes : le microscope électronique, le microscope optique et le microscope à sonde locale. Chacun d’eux offre des observations différentes qui sont tout aussi intéressantes les unes que les autres.
