Quelle est la différence entre la microscopie optique et la microscopie électronique ?
Un microscope optique typique utilise la lumière visible pour éclairer un échantillon et une série de lentilles en verre pour agrandir l'image de l'échantillon. Puisque vous utilisez de la lumière, vous pouvez placer l’échantillon sous le microscope dans l’air ambiant ou, pour certaines applications, dans une petite quantité d’eau ou d’huile. Pour la microscopie optique composée, nous avons généralement besoin que l’échantillon soit mince car nous voulons que la lumière le traverse afin que nous puissions voir les détails internes. Cela signifie généralement couper des sections de l'échantillon, mais selon l'échantillon, l'épaisseur des sections peut être d'environ 1 à 20 microns. Avec la microscopie optique stéréo ou à dissection, une telle exigence n’existe pas car vous regardez généralement simplement la surface de l’échantillon. Observez l'image agrandie au microscope optique à travers les oculaires,
Les microscopes électroniques utilisent un faisceau d’électrons soigneusement contrôlé comme forme d’éclairage. Le faisceau est contrôlé et focalisé par une série de lentilles électromagnétiques, qui sont essentiellement de puissantes bobines électromagnétiques dotées d’un trou central à travers lequel passent les électrons. La lentille contrôle le faisceau lumineux frappant l’échantillon et agrandit également l’image de l’échantillon. Puisque vous travaillez avec un faisceau d’électrons, l’ensemble du système optique électronique doit être sous vide poussé, ce qui signifie que l’échantillon doit être adapté à l’environnement sous vide. Dans un microscope électronique à transmission (TEM), les électrons doivent traverser l'échantillon, celui-ci doit donc être très fin, inférieur à 0,1 microns. Les images agrandies sont visualisées sur un écran fluorescent mais peuvent être enregistrées avec une caméra CCD montée au-dessous ou au-dessus de l'écran.
La microscopie électronique à balayage (MEB) est très similaire à un microscope à dissection optique, dans le sens où vous regardez très attentivement la surface de l'échantillon, il n'est donc pas nécessaire qu'il soit mince. En SEM, l'échantillon est balayé avec un faisceau d'électrons finement focalisé, de sorte que l'échantillon doit être capable de résister à un vide poussé et doit être raisonnablement conducteur. (Cela est dû au fait que vous rejetez un flux d'électrons dans l'échantillon et que le courant doit être évacué.) Les échantillons SEM sont souvent recouverts d'une très fine couche de carbone ou de métal (comme l'or ou le chrome) pour les rendre conducteurs.
Les commentaires ci-dessus décrivent les différences entre les instruments physiques, et je n'ai même pas mentionné que les microscopes électroniques sont plus grands et plus complexes que les microscopes optiques. Mais la principale différence entre la microscopie optique et la microscopie électronique réside dans la résolution, c'est-à-dire la capacité à résoudre de très petits détails. La résolution est finalement limitée par la longueur d’onde de la lumière en microscopie optique et la longueur d’onde effective du faisceau électronique en microscopie électronique. Étant donné que la longueur d'onde de la lumière visible est approximativement de l'ordre de {{0}} nanomètres, la résolution optimale de la microscopie optique est d'environ 200 nanomètres (0. 2 micromètres). Pour un TEM fonctionnant à 200 kilovolts, la longueur d'onde du faisceau électronique est de 0,0025 nanomètres, la résolution réelle d'un tel instrument est d'environ 0,2 nanomètres, soit mille fois meilleure qu'un microscope optique. Les TEM avancés peuvent avoir des résolutions proches de 0,1 nanomètre, et de nombreux TEM peuvent imager des atomes dans des structures régulières.
Étant donné que le grossissement est simplement le rapport entre la façon dont un objet apparaît à l'œil ou à l'écran et sa taille réelle, cela signifie qu'un très bon microscope optique a un grossissement maximum de 1000-2000x et un grossissement maximum disponible de haute qualité. TEM vaut 1-2 millions de fois. Pour le SEM, de nombreux autres facteurs affectent la résolution, et le grossissement maximum disponible est probablement d'environ 300,000x.
Comme vous pouvez le constater, il existe en effet de nombreuses différences entre la microscopie optique et la microscopie électronique, les problèmes de résolution étant la principale. Pour les applications pratiques, le choix du type d’instrument à utiliser dépendra en fin de compte de la résolution et du grossissement requis ainsi que de la facilité de préparation des échantillons.
