Qu’est-ce qu’un microscope à contraste interférentiel ?
Le microscope à contraste interférentiel est un type de microscope optique utilisé principalement pour observer des matériaux incolores et transparents.
Vers 1954, Georges Nomarski a mis au point un prisme appelé prisme de Nomarski, et la méthode d’observation par interférence différentielle basée sur ce prisme a été appliquée à des instruments jusqu’à aujourd’hui. La lumière utilisée pour l’observation est une lumière polarisée, comme celle utilisée par exemple dans les microscopes à polarisation (en anglais : polarization microscope ou polarizing microscope).
En projetant deux lumières polarisées orthogonales sur un matériau, il est possible de confirmer visuellement la forme du matériau en créant un contraste de clair et d’obscur à partir de l’interférence de la lumière et de la différence de trajet optique entre les deux polarisations.
Utilisations du microscope à contraste interférentiel
Le microscope à contraste interférentiel est utilisé pour observer des substances transparentes incolores et des matériaux biologiques tels que les cellules. Auparavant, il était difficile d’observer des substances transparentes avec des microscopes optiques ordinaires, de sorte que les substances étaient colorées avant d’être observées.
Cependant, ce processus était long et laborieux, et la coloration détruisait parfois la substance avant qu’elle ne puisse être observée. Un microscope à contraste interférentiel, quant à lui, utilise la différence de chemin optique et contraste la lumière et l’obscurité pour observer les substances en trois dimensions. La structure interne des cellules et d’autres objets peut être observée vivant.
Principe du microscope à contraste interférentiel
La lumière naturelle (lumière dont la direction oscille dans toutes les directions) provenant d’une source lumineuse pénètre dans le polariseur et devient linéairement polarisée. Lorsque la lumière polarisée linéairement entre dans le premier prisme de Wollaston, elle est séparée en deux polarisations avec des directions vibratoires orthogonales et peut être transmise à travers le matériau à observer.
Les deux polarisations transmises à travers la substance deviennent de la lumière de phase différente et sont combinées lorsqu’elles pénètrent dans le second prisme de Wollaston. Lorsqu’elles entrent dans l’analyseur, elles redeviennent de la lumière polarisée avec la même direction d’oscillation, ce qui constitue une interférence lumineuse.
Les deux polarisations qui interfèrent sont dans des phases différentes, ce qui entraîne un désalignement dans la différence de chemin optique. Par conséquent, le contraste entre la lumière et l’obscurité est clair et même les matériaux transparents peuvent être observés en trois dimensions.
Structure des microscopes à contraste interférentiel
La structure du trajet optique d’un microscope à contraste interférentiel se compose d’un microscope à champ clair, de deux plaques polarisantes et de deux prismes nomalsky. Par conséquent, si les plaques polarisantes et les prismes de Nomalsky sont retirés du trajet optique, le microscope peut être utilisé comme un microscope à champ clair. Si seul le prisme nomalsky est retiré du trajet de la lumière, il peut être utilisé comme microscope polarisant.
En microscopie à contraste interférentiel, les étapes suivantes sont suivies avant que la source lumineuse ne pénètre dans le matériau et n’atteigne l’œil humain. En partant de la source lumineuse, celle-ci passe par un polariseur, un prisme de Wollaston, une platine sur laquelle est monté le matériau observé, un objectif, un prisme de Wollaston, un analyseur et un oculaire avant de pouvoir être observée par l’œil humain.
Les polarisateurs et les prismes sont utilisés dans ces microscopes pour extraire la polarisation, interférer avec la lumière et provoquer un désalignement des différences de chemin optique.
Comment choisir un microscope à contraste interférentiel ?
Les microscopes à contraste interférentiel présentent de grands avantages pour l’observation de spécimens biologiques non colorés. Les exemples incluent les organismes unicellulaires dans l’eau, les cellules cultivées dans les tissus et les spécimens non colorés d’animaux multicellulaires tels que les acariens et les nématodes. Par rapport aux microscopes à champ clair ordinaires, le microscope se caractérise par une résolution plus élevée et des images d’observation plus claires.
L’interférométrie différentielle ne convient pas aux échantillons transparents dont l’indice de réfraction ne diffère pas beaucoup de celui du matériau environnant. Elle ne convient pas non plus aux échantillons plus épais, tels que les échantillons de couleur foncée contenant de nombreux pigments ou les coupes de tissus. La plupart des échantillons non vivants sont polarisés et ne conviennent donc pas à l’interférométrie différentielle.
Les images d’interférence différentielle sont d’une très grande qualité dans des conditions optimales et sont moins susceptibles de produire des artefacts. Cependant, les images d’interférence différentielle doivent toujours être interprétées en tenant compte de la direction du prisme de Nomarsky. Une attention particulière doit être accordée aux structures parallèles à la direction du prisme, qui ne sont pas visibles, mais ce problème peut être facilement résolu en faisant pivoter l’échantillon pour l’observer.
