Qu'est-ce qu'un microscope électronique?

Un microscope électronique est un type de microscope qui utilise des électrons plutôt que des photons - comme le fait un microscope optique classique - pour l'imagerie. Parce que les électrons ont une longueur d'onde beaucoup plus petite que les photons, ils fournissent un grossissement beaucoup plus grand. Les électrons sont les «satellites» minuscules qui gravitent autour du noyau de l'atome et portent une charge électrique. Ces particules sont si petites que, en physique, elles sont souvent modélisées sous forme de points. Cependant, les ondes lumineuses sont beaucoup plus grandes, avec une longueur d'onde d'environ 500 nanomètres pour la couleur verte, par exemple.

Les meilleurs microscopes optiques n'offrent qu'un grossissement d'environ 2000 fois d'un échantillon, alors que certains microscopes électroniques peuvent agrandir un échantillon de 50 millions de fois; en revanche, 2 millions de fois est plus typique. Cela correspond à une limite de résolution d'environ 0,1 nanomètre, permettant l'observation d'atomes individuels sur une surface. Le microscope électronique a été inventé en 1931, lors de la construction du premier prototype fonctionnel par Ernst Ruska et Max Knoll. Ruska a finalement reçu le prix Nobel de physique (1986) pour ses réalisations.

Il existe quatre types de microscopes électroniques, les deux premiers étant les plus courants: le microscope électronique à transmission (TEM), le microscope électronique à balayage (SEM), le microscope électronique à réflexion (REM) et le microscope électronique à transmission par balayage (STEM).

Le microscope électronique à transmission est le microscope électronique tel qu'il a été inventé à l'origine. En utilisant un échantillon semi-transparent pour les électrons, un faisceau d'électrons est déclenché directement à travers l'échantillon. Un récepteur de l'autre côté mesure la densité d'électrons en chaque point et les compile en une image en niveaux de gris. Ceci est l'image de l'échantillon.

Un microscope électronique à balayage a un peu moins de résolution qu'un MET, mais reste la variété la plus populaire du microscope électronique. Comme son nom l'indique, un microscope électronique à balayage balaie un faisceau d'électrons sur l'échantillon. Au lieu d'analyser le faisceau d'origine pour obtenir des informations sur la composition de l'échantillon, des capteurs captent les électrons secondaires libérés à la surface de l'échantillon via l'excitation du faisceau primaire. Cela sacrifie une partie de la résolution pour une image 3D de l'échantillon. Cela vaut plus que le compromis, et les SEM sont par conséquent les microscopes électroniques les plus populaires.

La plupart des microscopes électroniques à balayage sont très coûteux à acheter et à entretenir. Ils nécessitent une source d'électricité haute tension stable, une pompe à vide et des serpentins de refroidissement. Les échantillons doivent être préparés, généralement en les recouvrant d'une fine couche de matériau conducteur tel que de l'or.