Qu’est-ce qu’un microscope confocal ?
Un microscope confocal est un microscope qui dispose d’un mécanisme de coupure de la lumière hors foyer en plaçant un trou d’épingle dans le plan focal devant le détecteur, ce qui permet d’acquérir des images nettes et sans flou.
Il s’agit d’un type de microscope optique capable d’acquérir des images sans flou à différentes profondeurs et de les reconstruire pour obtenir une image tridimensionnelle entièrement focalisée de l’objet.
Le microscope confocale est également microscope confocale à laser (CLSM) ou microscope confocale à balayage laser.
Utilisations du microscope confocal
Les microscopes confocaux se caractérisent par une grande sensibilité et une haute résolution des images tridimensionnelles obtenues et sont utilisés pour la mesure et l’analyse de la forme de l’objet observé. Ils utilisent un laser pour la mesure sans contact et conviennet à la mesure d’objets mous ou d’objets qui ne doivent pas être endommagés. De plus, le faible diamètre de la pointe du laser permet d’observer de minuscules irrégularités.
Les microscopes confocaux sont utilisés à des fins d’inspection dans le secteur industriel et pour l’observation de cellules et d’organismes dans des domaines de recherche tels que les sciences de la vie.
1. Applications industrielles
Il est possible de mesurer la hauteur moyenne d’une zone de l’image, la différence entre cette zone et une zone de référence, les hauteurs maximale et minimale, la planéité et l’aplatissement, etc. Le traitement de l’image produit une image tridimensionnelle en couleur, permettant à l’utilisateur d’observer intuitivement l’état des surfaces et de mesurer leur rugosité.
L’image tridimensionnelle obtenue peut être utilisée pour spécifier n’importe quelle zone et mesurer sa surface et son volume, ce qui permet de quantifier les rayures et les bosses en termes de volume et de degré d’augmentation de la surface pour déterminer les caractéristiques du produit.
Les inspections visant à vérifier la différence entre les bons produits et les produits défectueux peuvent améliorer l’ensemble de l’organisation du travail. Il est utilisé pour inspecter les cartes de circuits imprimés et les grands panneaux LCD.
2. Utilisation dans les sciences de la vie
Dans les sciences de la vie, le système est utilisé pour capturer et visualiser des cellules et des tissus en trois dimensions. Il peut enregistrer des changements dans le temps en temps réel, alors que les cellules et les organes sont encore vivants, et est utilisé pour élucider et explorer leurs fonctions.
3. Application aux appareils de mesure
Il existe de nombreux appareils de mesure qui appliquent les principes de la microscopie confocale. Divers instruments ont été développés et commercialisés, notamment des microscopes Raman, qui sont utilisés pour l’identification des matériaux, etc. et des microscopes à excitation multiphotonique, qui sont mieux adaptés à l’observation de zones plus profondes que les microscopes confocaux.
Principe des microscopes confocaux
1. Structure d’un microscope confocal
Les microscopes confocaux se composent principalement d’une source lumineuse, telle qu’un faisceau laser, d’un séparateur de faisceau, d’une lentille, d’un sténopé et d’une unité de détection.
La lumière émise par la source lumineuse est guidée par la lentille d’illumination vers le séparateur de faisceau, réfléchie et irradiée sur l’échantillon. La lumière revenant de l’échantillon est à nouveau guidée à travers la lentille d’objectif vers le séparateur de faisceau, où elle est transmise. La lumière est guidée à travers l’objectif d’imagerie et le sténopé jusqu’à l’unité de détection.
2. Principe des microscopes confocaux
Les microscopes confocaux produisent une image en balayant un faisceau laser ponctuel sur l’échantillon et en détectant la lumière renvoyée par l’échantillon.
Dans les microscopes confocaux, seule la lumière au point focal passe à travers le trou d’épingle et est détectée. La lumière en dehors du point focal est coupée par le trou d’épingle, ce qui permet d’obtenir une résolution dans le sens de la profondeur. En revanche, en microscopie optique, la lumière est également détectée en dehors du point focal, en particulier dans le sens de la profondeur, et la lumière provenant de l’extérieur du point focal est observée sous la forme d’un “flou”.
Ainsi, les microscopes confocaux ont une résolution plus élevée que les microscopes optiques conventionnels et fournissent des images tomographiques optiques qui ne peuvent pas être obtenues avec la microscopie optique.
Types de microscopes confocaux
Il existe deux principaux types de microscopes confocaux : le microscope à balayage monopoint et le microscope à balayage multipoint.
Dans le cas du balayage monopoint, le balayage est effectué par un scanner de Galvano composé de deux miroirs correspondant aux directions X et Y, et le flou est éliminé par un trou d’épingle placé devant le détecteur, le tube photomultiplicateur. L’inconvénient est que la production d’une seule image prend du temps, car elle est balayée en un seul point. Des déflecteurs acousto-optiques (AOD) et des galvanomètres résonnants peuvent être utilisés pour accélérer le balayage.
Le balayage multipoint utilise un disque avec de nombreux trous d’épingle disposés en spirale. La lumière est irradiée pendant que le disque tourne à grande vitesse, de sorte que le point de balayage se déplace universellement au-dessus de l’échantillon et le balaye. La lumière renvoyée par l’échantillon est détectée par une caméra CCD ou CMOS après que le flou a été éliminé par un autre disque à rotation synchronisée.
En général, le balayage multipoint est plus rapide que le balayage monopoint et il y a peu de différence de temps au sein d’une même image, ce qui le rend adapté à l’observation de phénomènes qui se produisent à des vitesses élevées et qui évoluent dans le temps. Des types de balayage linéaire ont également été développés, qui utilisent des fentes au lieu de trous d’épingle pour mesurer de manière linéaire.