MICROSCOPIE

Parmi les microscopes à radiations corpusculaires, seuls les microscopes électroniques sont très largement employés. Ils utilisent les propriétés ondulatoires des électrons accélérés auxquels peut être associée une longueur d'onde selon la relation de Louis de Broglie entre la longueur d'onde λ et la quantité de mouvement mv :

où h est la constante universelle de Planck égale à 6,62 × 10⁻³⁴ Js.

La longueur d'onde est d'autant plus courte que la vitesse des électrons, ou la tension sous laquelle ils sont accélérés, est plus grande. Pratiquement pour V₀= 200 kV, v = 0,695 c (où c est la vitesse de la lumière dans le vide) et λ = 2,5 pm (1 picomètre [pm] = 10⁻¹² m), soit environ 100 fois plus faible qu'une distance moyenne interatomique dans un solide.

Le fait d'utiliser des électrons au lieu de photons impose cependant un certain nombre de contraintes, même s'ils sont relativement faciles à obtenir et à accélérer par un champ électrostatique. En raison de leur fort pouvoir d'interaction avec la matière, ils ne se propagent librement que dans une enceinte à vide. Pour les dévier ou les focaliser, l'optique adaptée fait appel à des lentilles électroniques où des champs électriques ou magnétiques de révolution modifient leurs trajectoires.

Pratiquement, ce sont les travaux d'une équipe de pionniers à Berlin (Gabor, Ruska, Busch, Knoll, von Borries), à la fin des années 1920, qui ont conduit à l'obtention des premières images de microscopie électronique à transmission par Ernst Ruska en 1931. Ce premier instrument présentait une architecture très semblable au microscope photonique avec une source de rayonnement, une optique d'éclairement, l'échantillon préparé sous forme d'une lame mince de quelques dizaines à quelques centaines de nanomètres d'épaisseur, une optique de formation de l'image sur un écran d'observation fluorescent sous l'impact des électrons (ou sur une émulsion photographique destinée à son enregistrement). L'élément optique le plus important [...]