Qu’est-ce qu’un Microscope électronique (EM) et comment fonctionne-t-il?
Ici, nous comparons deux types de microscopes optiques et microscopes électroniques.
Le microscope électronique utilise un faisceau d’électrons et leurs caractéristiques ondulatoires pour agrandir l’image d’un objet, contrairement au microscope optique qui utilise la lumière visible pour agrandir les images., Les microscopes optiques conventionnels peuvent grossir entre 40 et 2000 fois, mais récemment, ce que l’on appelle des microscopes optiques « super-résolution » ont été développés pour agrandir les cellules biologiques vivantes jusqu’à 20 000 fois ou plus. Cependant, le microscope électronique peut résoudre des caractéristiques qui sont plus de 1 million de fois plus petites.
Les Microscopes électroniques (EMs) fonctionnent comme leurs homologues optiques, sauf qu’ils utilisent un faisceau focalisé d’électrons au lieu de photons pour « imager » l’échantillon et obtenir des informations sur sa structure et sa composition.,
Les étapes de base impliquées dans tous les EMs:
- Un flux d’électrons à haute tension (généralement 5-100 KeV) est formé par la Source D’électrons (généralement un filament de tungstène ou d’émission de champ chauffé) et accéléré dans le vide vers l’échantillon en utilisant un potentiel électrique positif.
- ce flux est confiné et focalisé à l’aide d’ouvertures métalliques et de lentilles magnétiques dans un faisceau mince, focalisé et monochromatique.
- Ce faisceau est focalisé sur l’échantillon à l’aide d’une lentille magnétique.
- des Interactions se produisent à l’intérieur de l’échantillon irradié, affectant le faisceau d’électrons.,
- ces interactions et effets sont détectés et transformés en image.
à la fin du 19ème siècle, les physiciens ont réalisé que la seule façon d’améliorer le microscope optique était d’utiliser un rayonnement de longueur d’onde beaucoup plus courte. J. J. Thompson en 1897 a découvert l’électron; d’autres ont considéré ses propriétés ondulatoires., En 1924, Louis deBroglie a démontré qu’un faisceau d’électrons voyageant dans le vide se comporte comme une forme de rayonnement de très courte longueur d’onde, mais C’est Ernst Ruska qui a fait le saut pour utiliser ces propriétés ondulatoires des électrons pour construire le premier EM et améliorer le microscope optique.,paramètres de l’arc: le microscope électronique à transmission (TEM) et le microscope électronique à balayage (SEM); parfois, le TEM et le SEM sont combinés en un seul instrument, le microscope électronique à transmission à balayage (tige):
- TEM: grossit de 50 à ~50 millions de fois; le spécimen apparaît plat
- SEM: grossit de 5 à ~ 500 000 fois;>
dans le tem, les électrons du canon à électrons traversent une lentille de condenseur avant de rencontrer l’échantillon, près de l’objectif., La majeure partie du grossissement est réalisée par le système d’objectif. L’image est vue à travers une fenêtre à la base de la colonne et photographiée à l’aide d’un film, ou plus récemment d’une caméra CCD, en soulevant l’écran de visualisation fluorescent articulé.
dans le MEB, les électrons du canon à électrons sont focalisés à un point fin à la surface de l’échantillon au moyen du système de lentilles. Ce point est balayé à travers l’échantillon sous le contrôle des courants dans les bobines de balayage situées à l’intérieur de la lentille finale., Des électrons secondaires de basse tension sont émis à partir de la surface de l’échantillon et sont attirés par le détecteur. Le détecteur transmet des signaux à une console électronique et l’image apparaît sur un écran d’ordinateur.
Parfois, les rayons x sont détectés et utilisés pour afficher les éléments atomiques dans les échantillons. Cela peut être très utile pour analyser le contenu élémentaire cellulaire ou sous-cellulaire des tissus., Les TEMs et SEMs équipés de détecteurs de rayons x sont appelés Microscopes électroniques analytiques (AEMs); les analyses utilisant de tels instruments sont décrites par divers termes, par exemple la microanalyse des rayons X par sonde électronique (EPMA ou EPXMA) ou l’analyse des rayons X dispersifs en énergie (EDX).
des images tomographiques (en 3 dimensions ou en 3D) peuvent être obtenues en inclinant et/ou en tournant l’échantillon tout en acquérant une image. Les développements récents dans le découpage de sections très minces de tissus et l’imagerie de la face du bloc de tissu ont permis d’obtenir des images 3D sous-cellulaires à haute résolution.
