Microscope à contraste interférentiel

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Le microscope à contraste interférentiel est un microscope qui exploite les interférences de 2 faisceaux d'une onde lumineuse traversant un échantillon.

2 microscopes équipés pour le contraste interférentiel : Olympus BH2 et PZO Biolar. Notez les condenseurs à tourelle contenant les prismes inférieurs et le polariseur, et sous la tète, les tubes intermédiaires noirs qui renferment les prismes supérieurs et l'analyseur.

Il existe en fait plusieurs techniques de contraste interférentiel en microscopie.

On peut classer les microscopes interférentiels en 2 grands groupes :

  • ceux où un faisceau lumineux qui ne traverse pas l'objet sert de référence (KRUG, LAU, objectif de MIRAU, de WATSON...)

Cette technique impose des microscopes à statif spécial qui ne se rencontrent plus qu'en métallographie.;

  • ceux où les 2 faisceaux lumineux à l'origine d'interférences traversent l'objet.(FRANCON, JAMIN/LEBEDEFF, SMITH, NOMARSKI, PLUTA...)

Parmi ces derniers, il faut encore distinguer :

- les microscopes d'interféromètrie à large dédoublement (CI Shearing, interféromètres à franges d'interférences) qui sont destinés à des mesures précises de structures d'objets.

- les microscopes à contraste interférentiel différentiel qui permet une visualisation appréciée des objets avec un dédoublement inférieur à la limite de résolution de l'objectif. Ils donnent des images avec un pseudo relief typique du procédé.

Actuellement, le contraste interférentiel le plus répandu est le contraste interférentiel différentiel (CID, DIC des anglophones), plus particulièrement le contraste interférentiel selon Nomarski (CIN, NIC des anglophones). C'est ce dernier auquel correspond en langage courant le "microscope à contraste interférentiel".

Histoire[modifier | modifier le code]

On peut dater le premier microscope à contraste interférentiel différentiel de 1930 avec le modèle de Lebedeff d'après une description de Jamin vers 1868.

En 1947, Smith a proposé un dispositif avec 2 prismes de Wollaston.

L'innovation principale a été développée par le physicien Georges Nomarski dans les années 1950, au CNRS, avec l'invention des prismes qui portent son nom.

Principe[modifier | modifier le code]

Des systèmes optiques variés dédoublent avant la traversée de l'objet le faisceau incident en 2 faisceaux proches l'un de l'autre. Un second système optique recompose les 2 faisceaux qui produisent des interférences qui dépendent de l'épaisseur et de la biréfringence des objets observés.

Dans le système Nomarski, en lumière polarisée, le dédoublement et la recomposition sont opèrés par des prismes de Wollaston modifiés (prismes Nomarski).

Trajet des rayons dans un microscope CID. Notez les 2 filtres polarisants et les 2 prismes de Wollaston- (ou de Nomarski).


L'image[modifier | modifier le code]

effet de la rotation du sujet en CID. 2e image redressée pour comparaison .

L'image obtenue en CID évoque l'aspect très ombré d'une image en illumination oblique.

La direction de l'éclairage apparent est définie par l'orientation du prisme de Wollaston.

En fait, les gradients locaux de l'indice de réfraction dans l'objet sont traduits en variations d'éclairement perceptibles, d'où l'appellation de contraste d'image "différentiel"

Avantages et inconvénients du CID[modifier | modifier le code]

Le CID est très performant pour les sujets biologiques transparents, d'indice de réfraction proche de celui du milieu environnant. Il est dépourvu de l'artefact en halo lumineux des images en contraste de phase.


Il n'est pas utilisable pour les sujets épais et colorés comme des coupes de tissu.

Comme il dépend de la lumière polarisée, il ne peut être utilisé en général sur des microscopes inversés avec des contenants en plastique biréfringents. (La firme Zeiss a toutefois proposé un système de CI de construction différente qui permet cet usage: le PlasDIC cf.lien ci dessous)

Il faut tenir compte dans l'analyse des images en CID de l'orientation des prismes de wollaston qui conditionnent l'apparente direction d'éclairage. Mais il est facile de tourner les sujets pour se rendre compte des changements dans l'image.


Liens, notes et références[modifier | modifier le code]

PlasDIC Zeiss


http://www.olympusmicro.com/primer/techniques/dic/dichome.html


CID Nomarski en transmission; cours Hervé SAUER, Joëlle SURREL