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Microscopie optique

(mise à jour 2 mars 2021)

Responsable technique
Marion ALLART
 

Principe de la méthode

La microscopie optique est une technique d’observation très répandue dont les principes généraux peuvent être retrouvés dans les sources suivantes :

La microscopie optique permet des observations à des grandissements allant de x50 à x5000. Elle présente l’inconvénient d’une faible profondeur de champ : la zone nette de l’objet observé est restreinte en hauteur. Plus le grossissement est important, moins la profondeur de champ est bonne. A fort grossissement, cela implique notamment que les échantillons soient parfaitement horizontaux pour pouvoir être observés.
Un traitement existe pour pallier ce problème : le traitement de focus étendu. Il consiste à prendre une série d’images à différentes hauteurs puis ne conserver pour chacune que la zone nette.
Lorsque cette série d’image est prise sur un microscope ayant l’axe Z motorisé, le logiciel connait la hauteur à laquelle a été prise chaque image. Il peut en déduire la hauteur de chacune des zones nettes et calculer la forme de l’objet. Un axe Z motorisé permet donc d’obtenir une image 3D de l’échantillon observé.

 


Equipements (site Chantrerie)

Image1Microscope optique Zeiss Axio Imager.M2

Ce microscope optique dispose de 6 objectifs allant de x5 à x100, sur une tourelle automatique. L’échantillon à observer peut être éclairé en transmission ou par réflexion, en champ clair ou en champ sombre et également en lumière polarisée. Une source de lumière UV est également possible.

Sa platine est motorisée selon les axes X et Y, permettant des cartographies jusqu’à une taille d’échantillon de 80x55 mm. La motorisation de son axe Z ouvre la possibilité de focus étendu.

 

Image2Microscope numérique Keyence VHX 2000, disposant de deux statifs et trois objectifs zoom

 

Caractéristiques communes aux deux statifs :

Un microscope numérique se distingue d’un microscope optique classique par une grande distance échantillon-objectif et également une plus grande profondeur de champ.

Les deux statifs sont munis d’un axe Z motorisé, permettant des images en focus étendu et en 3D. Ils sont donc capables, quel que soit l’objectif zoom installé, d’acquérir des séries d’images pour les retraiter en focus étendu ou en 3D.

Ils permettent tous les deux de travailler en réflexion ou transmission, avec différentes orientations de lumière et différents diffuseurs et peuvent être munis de polarisateurs diffusion de la lumière. Les objectifs zoom peuvent également être utilisés sans statif, ce qui permet une observation directement sur une pièce, sans préparation d’échantillon. Cela en fait des outils versatiles s’adaptant à de nombreux type de matériaux et d’applications.

Un premier statif avec axe Z motorisé et axes X et Y manuels, est muni d’un zoom allant de x500 à 5000.

Le second statif peut accueillir deux objectifs zoom : l’un couvrant de x20 à x200 et l’autre de x100 à x100. Il a les trois axes X,Y et Z motorisés, et peut donc effectuer des cartographies : de grandes zones couvertes en assemblant plusieurs images. Ce mode cartographie peut être combiné avec le focus étendu (élargissement de la profondeur de champ) ou l’acquisition 3D.

 


Exemples de réalisations

Image3

Cette image a été réalisée sur le microscope numérique Keyence (objectif Z20) grâce à un assemblage 2D. Il s'agit d'une coupe transversale de mur réalisée en fabrication additive métallique arc fil (acier inoxydable martensitique 415), attaquée électrolytiquement au HF. On peut voir les 10 couches qui ont été successivement déposées sur le substrat en raison d'une microstructure différente entre chaque passe ainsi que les empreintes de duretés réalisées préalablement. (Travaux réalisés par Lauriane Guilmois).

 

Image4

Image acquise sur le microscope Zeiss Axio Imager – superposition de deux passes de fabrication additive métallique en alliage d’aluminium 6061 après révélation de la microstructure par anodisation Barker (Travaux réalisés par Juliette Théodore et Louise Burot)

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