Métallographie / Métallographie

Le microscope optique ou microscope photonique est un instrument d'optique muni d'un objectif et d'un oculaire qui permet de grossir l'image d'un objet de petites dimensions (ce qui caractérise son grossissement) et de séparer les détails de cette image (et son pouvoir de résolution) afin qu'il soit observable par l'œil humain. Il est utilisé en biologie, pour observer les cellules, les tissus, en pétrographie pour reconnaître les roches, en métallurgie et en métallographie pour examiner la structure d'un métal ou d'un alliage. .

Microscope en réflexion: Quand on utilise un microscope classique, on l'utilise en transmission, c'est-à-dire que la lumière traverse l'échantillon observé. Il est également possible de travailler « en réflexion ». Dans ce cas, l'échantillon est illuminé du même côté que l'observateur, soit par le dessus pour un microscope droit et par le dessous dans le cas des microscopes inversés utilisés en métallographie ou en cristallographie. La lumière produite par la source passe une première fois par l'objectif, arrive sur l'échantillon, est réfléchie et repasse par l'objectif pour observation ce qui nécessite plusieurs jeux de miroirs ou prismes. La microscopie en réflexion permet d'examiner des objets opaques, ou trop épais pour la transmission. En contrepartie bien entendu, elle ne peut donner que des informations sur la surface de l'échantillon dans le cas de l'observation en lumière blanche ; en lumière polarisée, elle permet de révéler les orientations de grains des constituants des minéraux ou métaux. Un cas classique est la métallographie où l'on réalise des observations de pièces de métal appelées micrographies de cette manière. Comme dit plus haut le microscope est souvent inversé, la pièce à observer placée posée sur la plaque support.

La microscopie optique en champ clair:(à fond clair) est la plus simple techniques de microscopie. Les longueurs d'onde utilisées (spectre visible) limitent le pouvoir séparateur de ce microscope à 0,2 µm pour ceux d'entre eux qui ont les meilleures optiques.

L'illumination se fait par transmission de lumière blanche, c'est-à-dire que l'échantillon est illuminé par dessous et observé par dessus. Les limitations de cette technique sont principalement un faible contraste de la plupart des échantillons biologiques et une résolution faible due au flou créé par la matière hors du plan focal. En contrepartie, la technique est simple et l'échantillon ne nécessite qu'une préparation minime. Si l'échantillon est éclairé par dessus, le microscope est dit « microscope inversé » ; L'objectif est alors situé en dessous de la préparation, et le tube porte oculaire redresse les faisceaux de lumière pour que les oculaires soient "normalement" positionnés pour l'utilisateur.

La microscopie en champ sombre: Elle conduit à un arrière-plan sombre de l'image, sur lequel les structures à observer se détachent en clair. On peut ainsi obtenir d'échantillons transparents, avec un faible contraste, des images bien résolues, contrastées, sans nécessiter une coloration préalable de l'objet. Même des échantillons vivants sont observables ainsi. Jusqu'au développement de la microscopie à contraste de phase dans les années 1930, la microscopie à fond sombre était la seule méthode de renforcement du contraste pour des objets non colorés. Pour la différencier de la microscopie à fond sombre, la technique de microscopie optique « normale » est désignée par microscopie à fond clair. Le principe de la microscopie à fond sombre repose sur le fait que les objets ne font pas qu'absorber la lumière, mais aussi qu'ils en dévient une partie. Si l'éclairage est disposé de façon que les rayons directs, non déviés, n'atteignent pas l'objectif, l'observateur ne voit que des rayons déviés. Une des causes de déviation est la diffusion de la lumière connue sous le nom d'effet Tyndall sur des petites particules. On observe cet effet par exemple quand la lumière tombe dans une pièce sombre, et que la poussière devient visible dans le rayon lumineux. Même des particules qui sont plus petites que le pouvoir de résolution du microscope dévient la lumière, et se manifestent dans un microscope à fond sombre. On peut ainsi étudier beaucoup de propriétés des particules, comme leur mobilité.

Microscopie en fluorescence: Quand certains composés sont illuminés par une source de lumière de haute énergie, ils émettent alors de la lumière à une énergie plus basse. C'est le phénomène de fluorescence. La microscopie en fluorescence (ou en épifluorescence) est une technique utilisant un microscope optique équipé de l'émetteur laser d'un rayonnement photonique ayant une longueur d'ondes précise. Ce rayonnement ira exciter une molécule cible dotée de propriétés fluorescentes. Elle permet de tirer profit du phénomène de fluorescence et de phosphorescence, au lieu de, ou en plus de l'observation classique par Réflexion (physique) ou absorption de la lumière visible naturelle ou artificielle ( la rhodamine ou la fluorescéine). Le microscope de fluorescence par réflexion totale interne (TIRF, total internal reflection fluorescence microscopy), ou microscope à onde évanescente, est un type particulier de microscope optique à fluorescence permettant d'examiner une tranche très fine d'un

Microscope à contraste de phase: Le contraste de phase est une technique qui permet de mettre en valeur les différences d'indices de réfraction comme différence de contraste. Le noyau d'une cellule par exemple apparaîtra sombre dans le cytoplasme environnant. Le contraste est excellent, néanmoins cette technique ne peut être utilisée avec les objets épais. Bien souvent, un halo se forme autour des petits objets qui peut noyer des détails.Le système consiste en un anneau circulaire dans le condenseur qui produit un cône de lumière. Ce cône est superposé à un anneau de taille similaire dans l'objectif. Chaque objectif a un anneau de taille différente, aussi il est nécessaire d'adapter le condenseur à chaque changement d'objectif. L'anneau dans l'objectif a des propriétés optiques spéciales: il réduit l'intensité de la lumière directe et, ce qui est plus important, il crée une différence de phase artificielle d'un quart de longueur d'onde qui crée des interférences avec la lumière diffusée, et qui crée le contraste de l'image.

La Microscopie en lumière polarisée: En microscopie en lumière polarisée, on place l'échantillon entre un polariseur et un analyseur afin de détecter les variations de polarisation de la lumière après la traversée de l'échantillon. Cette technique est très utile pour l'observation des milieux biréfringents, notamment en minéralogie.

Microscope à contraste interférentiel: Le contraste interférentiel (DIC, CI, IC) est une technique qui permet de visualiser des objets transparents par une augmentation de leur contraste. C'est actuellement le CI selon Nomarski, qui est le plus répandu. Cette technique apporte un plus important par rapport au contraste de phase en supprimant le phénomène de halo propre à ce dernier.

Le Microscope confocal:  génère une image d'une manière totalement différente de la microscopie normale en champ clair. La résolution est légèrement meilleure, mais le point le plus important est qu'il permet de former une image de coupes transversales sans être perturbé par la lumière hors du plan focal. Il donne donc une image très nette des objets en trois dimensions. Le microscope confocal est souvent utilisé en conjonction avec la microscopie à fluorescence.