Microscopes électroniques

Qu'est-ce qu'un microscope électronique ?

Un microscope électronique est un microscope qui éclaire à l'aide d'un faisceau d'électrons accélérés. Ils sont utilisés pour étudier et identifier les structures de très petits objets. La longueur d'onde de la lumière étant 100 000 fois supérieure à celle d'un électron, les microscopes optiques ne peuvent pas être utilisés pour identifier certaines structures.

L'infrastructure d'une variété d'échantillons biologiques et inorganiques est examinée à l'aide de microscopes électroniques. Ces échantillons comprennent des cellules, des échantillons de biopsie, des cristaux, des métaux, de grosses molécules, des micro-organismes, etc.

Les microscopes électroniques sont utilisés pour créer des micrographies électroniques en capturant des images à l'aide d'appareils photo numériques spéciaux et de cartes d'acquisition.

L'histoire du microscope électronique

Le premier prototype de microscope électronique (qui a été la première démonstration pratique du fonctionnement d'un microscope électronique) a été mis au point par Ernst Ruska en 1931. Plus tard dans la même année, Reinhold Rudenberg a obtenu un brevet pour le microscope électronique.

Alors que les premières images d'un prototype de microscope électronique ont été obtenues en 1932 par Ernst Ruska, en utilisant les concepts du brevet de Rudenberg, le premier microscope électronique ayant une résolution supérieure à celle d'un microscope optique a été construit par Ernst Ruska en 1933.

Le premier microscope électronique commercial, cependant, a été produit par Siemens en 1938. Reinhold Rudenberg en était alors le directeur scientifique.

Même si les microscopes électroniques utilisés aujourd'hui sont capables de créer un grossissement de deux millions de fois (la capacité d'un microscope à générer une image d'un objet à une échelle supérieure ou inférieure à sa taille réelle), la technologie reste basée sur le prototype d'Ernst Ruska.

Quels sont les types de microscope électronique ?

Il existe deux types de microscopes électroniques utilisés aujourd'hui, le microscope électronique à transmission et le microscope électronique à balayage. Ils ont tous deux leurs avantages et leurs domaines d'utilisation.

Le microscope électronique à transmission (MET)

Le microscope électronique à transmission ( MET) est la première forme originale du microscope électronique. Il crée une image en éclairant l'échantillon avec un faisceau d'électrons à haute tension et est utilisé dans divers domaines tels que la nanotechnologie, la médecine, l'analyse médico-légale, l'industrie, l'éducation, etc.

Voyons comment fonctionne un microscope électronique à transmission, étape par étape.

1. Une source d'électricité à haute tension alimente la cathode du microscope.
2. La cathode fonctionne comme un canon à électrons dans les rayons cathodiques et consiste en un filament chauffé. Elle crée un faisceau d'électrons qui se fraye un chemin dans le microscope, tout comme la lumière le fait dans les microscopes optiques.
3. La première lentille, qui est une bobine électromagnétique, convertit les électrons en un faisceau plus puissant par concentration.
4. La deuxième lentille aide le faisceau à se concentrer sur une zone particulière de l'échantillon.
5. L'échantillon est placé sur une grille de cuivre dans le tube du microscope. Lorsque le faisceau d'électrons le traverse, il capte une image de l'échantillon.
6. La troisième lentille permet d'agrandir l'image.
7. Lorsque le faisceau d'électrons atteint un écran fluorescent situé à la base de la machine, l'image apparaît.
8. L'image peut être vue à l'aide de jumelles placées sur le côté ou d'un moniteur relié à un amplificateur de brillance.

Le microscope électronique à balayage (MEB)

Lemicroscope électronique à balayage (ME B) sonde l'échantillon à l'aide d'un faisceau d'électrons concentré qui est balayé sur une région rectangulaire de l'échantillon pour obtenir des images. Il est utilisé pour le contrôle de la qualité, l'analyse des défaillances et la science des matériaux dans le cadre de la recherche.

Voyons comment fonctionne un microscope électronique à balayage, étape par étape.

1. Les électrons sont envoyés dans le tube du microscope.
2. Le tube du microscope est maintenu dans une chambre à vide hermétique, car les faisceaux d'électrons particuliers ne peuvent pas bien se déplacer dans l'air.
3. L'anode attire les électrons vers elle et les convertit en un faisceau énergétique d'électrons.
4. Une bobine électromagnétique agit comme une lentille et concentre le faisceau sur une région précise.
5. Le faisceau d'électrons est dirigé d'un côté à l'autre par une bobine inférieure.
6. Le faisceau se répand sur l'objet de manière contrôlée.
7. Les électrons du faisceau d'électrons percutent l'objet et sont réfléchis par la surface de l'objet.
8. Un détecteur détecte les électrons réfléchis et les transforme en image.
9. L'image de l'objet peut être visualisée sur un moniteur.

Quels sont les avantages et les inconvénients des microscopes électroniques ?

Tu as appris à connaître certains des avantages des microscopes électroniques, tels que le grossissement et une meilleure résolution, mais il y a aussi quelques inconvénients.

Avantages des microscopes électroniques

Les microscopes électroniques présentent plusieurs avantages par rapport aux microscopes optiques.

• Les microscopes électroniques nous permettent d'analyser de petites structures qui ne peuvent pas être analysées avec des microscopes optiques. En effet, la longueur d'onde des électrons est 100 000 fois plus petite que la longueur d'onde de la lumière et la résolution que nous pouvons obtenir avec les microscopes électroniques est de l'ordre de 0,2 nm.

• Lesmicroscopes électroniques ont un large éventail d'applications, dans l'industrie, la science biomédicale et pour l'analyse des micro-organismes, des cellules, etc.

• Les microscopes électroniques peuvent produire des images à haute résolution lorsqu'ils sont utilisés correctement, ce qui nous permet de voir des structures complexes que d'autres microscopes ne peuvent pas fournir.

Inconvénients des microscopes électroniques

L'utilisation des microscopes électroniques présente également quelques inconvénients :

• Les microscopes électroniques ne peuvent produire que des images en noir et blanc.

• Les microscopes électroniques sont généralement chers.

• Même si la technologie s'améliore, les microscopes électroniques sont toujours plus grands que les autres microscopes.

• Comme le microscope électronique exige que les échantillons soient analysés sous vide afin d'éviter que les électrons ne se dispersent dans l'air en se heurtant à d'autres molécules, les spécimens vivants ne peuvent pas être analysés à l'aide de microscopes électroniques.