Ces images au microscope électronique montrent à quoi ressemble la vie dans le monde invisible des virus, des bactéries et du pollen – et c’est à la fois surréaliste et effrayant.

Le monde microscopique est un endroit infiniment fascinant, et grâce aux progrès technologiques des 90 dernières années, nous pouvons maintenant voir les choses à incroyablement fort grossissement grâce à ces photos au microscope électronique.

Les microscopes électroniques à balayage (SEM) nous montrent le monde invisible des micro-organismes en combinant une variété de signaux qui sont ensuite balayés à travers un faisceau focalisé d’électrons à haute énergie répartis sur un spécimen. Les électrons se dispersent et le microscope utilise cette diffusion pour recréer une image.

De telles interactions électroniques nous donnent des informations telles que la topographie, la texture, la composition chimique et l’orientation de ces matériaux dans l’échantillon.

La combinaison de ces signaux d’information en une seule image fournit une photo en noir et blanc quelque peu bidimensionnelle; parfois colorisé artificiellement. Le grossissement peut aller de 10x à 300 000xcertains microscopes balayant même jusqu’à 500 000x.

Les microscopes électroniques sont largement utilisés en science et en ingénierie, et la gamme de différentes techniques que ses utilisateurs peuvent utiliser est extrêmement polyvalente. De plus, les SEM ont rendu possibles presque toutes les avancées récentes dans les industries de la science des matériaux – de l’aérospatiale et de la chimie à l’électronique et à la consommation d’énergie.

Histoire du microscope électronique à balayage

Depuis son invention en 1931 et le lancement de sa disponibilité commerciale en 1965, la technologie SEM est devenue un incontournable de la recherche universitaire.

Max Knoll et Ernst Ruska de la Technische Hochschule de Berlin ont été les premiers à surmonter le problème des limites de résolution des microscopes antérieurs. Leurs premiers prototypes ont prouvé que les faisceaux d’électrons pouvaient être apprivoisés pour fournir des images plus claires dans un microscope.

Les progrès de la technologie des lentilles électroniques ont également minimisé les défauts qui ont permis d’obtenir une image plus claire. À son tour, cela a conduit à de plus grandes résolutions. Une fois la technologie électronique en place, la microscopie électronique progresserait grâce à l’utilisation de canons à électrons plus brillants et de systèmes de vide améliorés.

ImgurLes images prises avec un microscope électronique à balayage aident les scientifiques à mieux comprendre les virus et les maladies. Sur la photo ici, cependant, est un acarien.

Une fois commercialisés, les scientifiques travaillant dans les coulisses de nombreuses entreprises connues ont commencé à peaufiner la technologie et à vendre des SEM dans le commerce. RCA a été le premier en Amérique du Nord à pédaler des lentilles électromagnétiques. General Electric a essayé de les concurrencer en vendant leurs microscopes électroniques électrostatiques. Philips, Hitachi et Toshiba ont également joué un rôle dans le processus de développement.

Toutes sortes de microscopes électroniques arrivent sur le marché ; certains pour les débutants et d’autres pour les personnes ayant des connaissances avancées. Les ingénieurs, bien sûr, voulaient atteindre la résolution la plus élevée possible. Mais ils devaient tenir compte de ce qui se vendrait le plus facilement au consommateur de tous les jours à la recherche de facilité d’utilisation.

Le but ultime de cette technologie était d’atteindre éventuellement des résolutions au niveau atomique. Cependant, cela ne se produira pas avant les années 1980.

Comment ces outils sont utiles

En plus d’avoir l’air vraiment cool, les SEM sont utilisés dans plusieurs secteurs : médical, industriel et de la recherche, pour n’en nommer que quelques-uns. La production de micropuces dépend fortement des microscopes électroniques à balayage, tout comme l’inspection des semi-conducteurs.

Les laboratoires médicaux utilisent des microscopes électroniques pour examiner des échantillons biologiques et non biologiques et pour identifier de nouveaux virus et maladies. De plus, les SEM sont capables de tester de nouveaux vaccins et traitements.

Wikimédia CommonsUn échantillon de micro-organismes prélevés dans l’eau de la rivière Derwent dans le sud de l’Australie.

Les chercheurs peuvent même étudier les structures détaillées des tissus et des cellules à cette échelle, compter les particules individuelles au sein des échantillons.

Les SEM aident également à identifier les premiers artefacts humains et aident à dater les ruines historiques.

Cette technologie est également utile dans le contrôle de la qualité des sols dans les domaines de l’élevage et de l’agriculture. Les microscopes électroniques identifient les différences de composition et les processus d’altération sur toutes sortes de roches et de minéraux.

Même le système judiciaire utilise les données des photos prises au microscope électronique dans les salles d’audience. Les médecins légistes utilisent des SEM pour détecter les résidus de balles, examiner les marques de balles, identifier la composition de la peinture et des fibres, voire l’analyse de l’écriture manuscrite.

Bien sûr, comme le montrent ces photos au microscope électronique à balayage, toutes les utilisations ne sont pas strictement de nature pratique. Les micrographies réalisées par les SEM sont parfois utilisées pour créer des œuvres d’art numériques. Les matériaux microscopiques peuvent devenir des paysages divers, à la fois extraterrestres ou étrangement familiers.

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