Qu’est-ce qu’un microscope acoustique ?
Un microscope acoustique utilise des ondes ultrasoniques incidentes pour détecter la force et la position des ondes réfléchies par un échantillon observé. Les informations ainsi récoltées sont utilisées pour observer l’état de l’échantillon.
Bien que sa résolution soit inférieure à celle des microscopes électroniques, souvent utilisés dans l’industrie, sa principale caractéristique est de permettre de mesurer et d’observer des zones minuscules avec une résolution supérieure à celle des microscopes optiques.
Utilisations du microscope acoustique
Le microscope acoustique est souvent utilisé dans le secteur industriel pour inspecter des produits. Le microscope acoustique se caractérise par ses ondes ultrasoniques. Ces dernières sont en effet incidentes sur l’échantillon à observer, permettant une observation non destructive non seulement de la surface de l’échantillon, mais aussi de son intérieur et de sa surface inférieure si la profondeur d’incidence est modifiée.
Ils sont également particulièrement utilisés pour inspecter l’intérieur de composants électroniques et d’autres matériaux généraux, pour vérifier l’adhérence des adhésifs et pour détecter les fissures, les vides et la délamination sur les surfaces collées.
Les ondes ultrasonores se propagent tout en s’atténuant dans les zones où les matériaux sont continus, mais ne peuvent pas se propager dans les zones non continues telles que les interstices. Elle sont alors principalement réfléchies sur la surface. Les ondes réfléchies par des zones délaminées et des vides peuvent donc être détectées.
Principe du microscope acoustique
La microscopie acoustique utilise la propriété des ondes ultrasoniques, ces dernières sont soit réfléchies soit transmises lorsqu’elles se propagent à travers différents matériaux. Lorsque qu’une onde réfléchie est détectée et observée, le microscope est en réflexion, tandis qu’il est en transmission lorsqu’une onde transmise est détectée et observée.
1. Microscope acoustique en transmission
Le microscope acoustique en transmission est constitué de deux lentilles acoustiques placées face à face, l’échantillon se trouvant entre les deux. L’une des lentilles acoustiques comporte un élément piézoélectrique qui reçoit les ondes ultrasoniques et l’autre lentille acoustique comporte un élément piézoélectrique qui reçoit les ondes ultrasoniques.
Lors de la mesure, des ondes ultrasoniques sont injectées d’un côté de la lentille acoustique et les ondes ultrasoniques transmises à travers l’échantillon placé au point focal sont reçues par l’élément piézoélectrique de l’autre côté de la lentille acoustique.
2. Microscope acoustique en réflexion
Le microscope acoustique en réflexion est constitué d’une lentille acoustique et d’un élément piézoélectrique d’un seul côté. L’élément piézoélectrique reçoit les ultrasons entrants et les ondes réfléchies par le matériau. Ces deux microscopes peuvent tout aussi bien analyser l’intensité et la phase des ondes ultrasonores reçues afin de mesurer et d’observer l’état de surface et l’état interne de l’échantillon.
Le microscope acoustique en réflexion est davantage utilisé dans le commerce. La principale raison est qu’il ne nécessite pas que l’échantillon soit pris en sandwich entre les lentilles acoustiques et qu’il n’y a pas de limite à l’épaisseur de l’échantillon. Un autre avantage majeur réside dans le fait qu’il est plus simple à utiliser et à manipuler, puisqu’il n’est pas nécessaire de placer la lentille acoustique en confocal, et que la formation de l’image et la vitesse de propagation peuvent être mesurées.
Autres informations sur le microscope acoustique
1. Avantages du microscope acoustique en réflexion
La méthode de réflexion pulsée, utilisant un microscope acoustique en réflexion, est une méthode efficace pour détecter la délamination et les vides à l’intérieur d’un échantillon. Dans cette méthode, l’échantillon immergé dans l’eau est irradié par des ondes ultrasonores sous forme d’ondes pulsées. Des informations sur l’intérieur de l’objet sont alors obtenues à partir des impulsions réfléchies.
L’intensité de la réflexion des impulsions dépend de la différence d’impédance acoustique des deux matériaux à la frontière. L’impédance acoustique est une quantité définie comme le produit de la densité du matériau et de la vitesse du son, et elle réfléchit presque à 100 % la couche d’air. De ce fait, la méthode de réflexion des impulsions est une méthode efficace pour détecter les délaminations et les vides dans un échantillon.
2. Observation des cellules à l’aide du microscope acoustique
Ces dernières années, le domaine biologique a attiré l’attention en tant que champ d’application de la microscopie acoustique en plus du domaine industriel conventionnel. Des microscopes ultrasoniques ont été mis au point pour visualiser l’intérieur des cellules en utilisant des fréquences élevées telles que 100 MHz à 200 MHz. L’utilisation de ces hautes fréquences pendant les mesures n’a pas d’effet négatif sur les cellules dans l’eau, ce qui permet donc d’observer les cellules vivantes.
Les changements dans les protéines structurelles des cellules peuvent donc être vérifiés sans utiliser de colorant, comme c’était le cas jusqu’à présent. Outre la technologie désormais bien établie de propagation des ultrasons à haute fréquence dans une fibre fine, l’extrémité de la fibre est désormais traitée sur une surface concave afin de faire converger les ultrasons et d’augmenter la résolution azimutale jusqu’au niveau cellulaire.
La microscopie à ultrasons produit des images basées sur la densité et la viscoélasticité des substances intracellulaires, ce qui la rend particulièrement adaptée à l’observation du cytosquelette, qui contrôle, entre autres, la croissance cellulaire. Grâce à cette propriété, des techniques ont également été mises au point pour identifier les cellules souches cancéreuses au sein des populations de cellules cancéreuses. Grâce à cette technologie, des protéines fluorescentes peuvent permettre l’identification des cellules normales et ainsi orienter les médicaments anticancéreux sur les cellules cancéreuses.