Microscopie optique en champ proche - Principe

Sommaire

1. Différentes configurations expérimentales

1.1 Microscopes fonctionnant par transmission

1.2 Microscopes fonctionnant par réflexion et microscopes sans ouverture

1.3 Autres configurations

2. Principe

2.1 Décomposition en spectre d’ondes planes

2.2 Champ lointain et champ proche

2.3 Microscopie en champ lointain et microscopie en champ proche

2.4 Distance sonde-objet et résolution

2.5 Modèles théoriques

2.6 Remarques sur la résolution

3. Instrumentation

3.1 Dispostitif de balayage

3.2 Filtrage des vibrations parasites

3.3 Source de lumière

3.4 Détection

3.5 Asservissement de la pointe

3.6 Sondes et pointes

3.6.1 Types de sonde et fabrication

3.6.2 Nano-antennes

3.6.3 Autres types de pointes

4. Conclusion

Pour en savoir plus

En 1981, Binnig et Rohrer inventent le microscope électronique à effet tunnel STM (Scanning Tunneling electronic Microscope). Leur découverte va provoquer un renouveau de la recherche en microscopie et donner naissance à de nombreux microscopes fondés sur un principe complètement nouveau. En fait, on peut considérer que leur invention puis celle du microscope à force atomique en 1985 AFM (Atomic Force Microscope) marquent la naissance d'une nouvelle microscopie : la microscopie à sonde locale ou en champ proche. Dans un microscope traditionnel, la partie la plus importante est une lentille, l'objectif. L'objet est éclairé par réflexion ou par transmission et l'objectif capte le champ diffracté par l'objet pour en faire une image. La lumière étant une onde, la diffraction par l'objectif limite le pouvoir de résolution du microscope : le critère de Rayleigh interdit de séparer deux points de l'objet plus rapprochés que la demi-longueur d'onde. En lumière visible, le pouvoir séparateur est théoriquement de l'ordre de 0,25 μm et, pratiquement, est rarement inférieur à un micromètre. Un microscope à champ proche utilise une sonde, très fine, qui est déplacée au voisinage de l'objet (en champ proche), pour l'éclairer ou en capter un signal. Ces microscopes sont des microscopes à balayage ; l'image est obtenue en déplaçant point par point la sonde et en traçant le signal détecté en fonction de sa position. Ils nécessitent l'utilisation d'un ordinateur pour visualiser les images, mais aussi pour contrôler la position de la sonde qui doit se déplacer à des distances nanométriques de la surface de l'objet. Ces microscopes ont un pouvoir de résolution qui n'est pas limité par la diffraction et fournissent des images avec une résolution meilleure que celle des microscopes classiques. Des images avec une résolution de quelques nanomètres sont accessibles en routine,...