Microscope électronique - Définition et Explications

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Introduction

Microscope électronique construit par Ernst Ruska en 1933.

Un microscope électronique est un type de microscope qui utilise un faisceau de particules d'électrons pour illuminer un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) et en créer une image très agrandie. Les microscopes électroniques ont un plus grand pouvoir de résolution (En optique, le pouvoir de résolution d'un système optique désigne sa capacité à distinguer des détails fins. Il est défini comme la distance angulaire minimale entre deux éléments d'un...) que les microscopes optiques qui utilisent des rayonnements électromagnétiques et peuvent obtenir des grossissements beaucoup plus élevés allant jusqu'à 2 millions de fois, alors que les meilleurs microscopes optiques sont limitées à grossissement de 2000 fois. Les deux types de microscopes électroniques et optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) ont une résolution limite, imposée par la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet complètement...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter...) du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule...) qu'ils utilisent. La résolution et le grossissement plus grands du microscope électronique (Un microscope électronique est un type de microscope qui utilise un faisceau de particules d'électrons pour illuminer un échantillon et en créer une...) sont dus au fait que la longueur d'onde d'un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.) (longueur d'onde de de Broglie) est beaucoup plus petite que celle d'un photon (En physique des particules, le photon (souvent symbolisé par la lettre γ — gamma) est la particule élémentaire médiatrice de...) de lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil...).

Le microscope électronique utilise des lentilles électrostatiques et électromagnétiques pour former l'image en contrôlant le faisceau d'électrons et le faire converger sur un plan particulier par rapport à l'échantillon. Ce mode est similaire à la façon dont un microscope optique (Le microscope optique 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...) utilise des lentilles en verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué d’oxyde de silicium (silice SiO2) et de fondants,...) pour converger la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée à la...) sur ou au travers de l'échantillon pour former une image.

Historique

Suite aux élaborations théoriques de Louis de Broglie (Louis Victor de Broglie, prince, puis duc de Broglie (15 août 1892 à Dieppe, France - 19 mars 1987 à Louveciennes, France) est un mathématicien et physicien...) en 1924 ,on a pu prouver en 1926 que des champs magnétiques ou électrostatiques pouvaient être utilisés comme lentilles pour les faisceaux d'électrons .

Le premier prototype de microscope électronique a été construit en 1931 par les ingénieurs allemands Ernst Ruska et Max Knoll. Bien que ce premier instrument n'ait été capable de grossir les objets que de quatre cent fois, il a montré les principes d'un microscope électronique. Deux ans plus tard, Ruska construisit un microscope électronique qui dépassait la résolution possible d'un microscope optique.

Reinhold Rudenberg, le directeur scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) de Siemens, a breveté le microscope électronique en 1931, stimulé par une maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) dans la famille, pour rendre visible le virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous une forme extracellulaire ou intracellulaire. Sous la...) de la poliomyélite (La poliomyélite (du grec polios (πολίός) « gris », -myelos (µυελός) « moelle » et -ite...). En 1937, Siemens commença à financer Ruska et Bodo von Borries pour mettre au point (Graphie) un microscope électronique. Siemens a également employé le frère de Helmut Ruska pour travailler sur des applications, en particulier avec des spécimens biologiques.

Durant la même décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix » et annus « année.), Manfred von Ardenne commença ses recherches sur le microscope électronique à balayage et son microscope électronique universel.

Siemens produisit le premier microscope électronique en transmission commercial (Un commercial (une commerciale) est une personne dont le métier est lié à la vente.), en 1939, mais en pratique le premier microscope électronique avait été construit à l'Université de Toronto (L'Université de Toronto (University of Toronto, U of T) est une université publique canadienne anglophone. Avec plus de 70 000 étudiants, elle constitue la plus grande...) en 1938, par Eli Franklin Burton et les étudiants Cecil Hall, James Hillier et Albert Prebus. La réalisation d'un microscope électronique à haute résolution ne fut possible qu'après l'invention du stigmateur par Hillier, en 1946 dans les laboratoires de RCA.

Bien que les microscopes électroniques modernes puissent grossir les objets jusqu'à deux millions de fois, ils sont toujours basés sur le prototype Ruska. Le microscope électronique est un élément essentiel de l'équipement de nombreux laboratoires. Les chercheurs les utilisent pour examiner les matières biologiques (tels que les micro-organismes et les cellules), une grande variété de molécules, les échantillons de biopsie (Une biopsie correspond au prélèvement d'un échantillon de tissus de l'organisme dans le but de réaliser un examen microscopique.) médicale, les métaux et les structures cristallines et les caractéristiques des différentes surfaces. Le microscope électronique est aussi largement utilisé pour l'inspection, l'assurance qualité (L'Assurance qualité, ou Quality Assurance (QA) en anglais, couvre toutes les activités de production (de produits ou de services) depuis la conception, le développement, la...) et une analyse de défaillance des applications dans l'industrie, y compris, notamment, de fabrication de dispositifs à semi-conducteurs.

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