Un microscope électronique est un type de microscope qui utilise des électrons plutôt que des photons – comme le fait un microscope optique conventionnel – pour l’imagerie. Parce que les électrons ont une longueur d’onde beaucoup plus petite que les photons, ils fournissent un grossissement beaucoup plus important. Les électrons sont les minuscules satellites qui gravitent autour du noyau atomique et transportent une charge électrique – ces particules sont si petites qu’en physique elles sont souvent modélisées comme des points. Pourtant, les ondes lumineuses sont beaucoup plus grosses, avec une longueur d’onde d’environ 500 nanomètres pour la couleur verte, par exemple.
Les meilleurs microscopes optiques n’offrent qu’un grossissement d’environ 2000X d’un échantillon, alors que certains microscopes électroniques peuvent grossir un échantillon de 50 millions de fois ; en revanche, 2 millions de fois est plus typique. Cela correspond à une limite de résolution d’environ 0.1 nanomètre, permettant l’observation d’atomes individuels sur une surface. Ce microscope a été inventé en 1931, lorsque le premier prototype fonctionnel a été construit par Ernst Ruska et Max Knoll. Ruska a finalement reçu le prix Nobel de physique (1986) pour sa réalisation.
Il existe quatre types de ces microscopes, les deux premiers étant les plus courants : le microscope électronique à transmission (MET), le microscope électronique à balayage (MEB), le microscope électronique à réflexion (REM) et le microscope électronique à transmission à balayage (STEM).
Le TEM est le microscope électronique tel qu’il a été inventé à l’origine. En utilisant un échantillon semi-transparent aux électrons, un faisceau d’électrons est tiré directement à travers l’échantillon. Un récepteur de l’autre côté mesure la densité d’électrons à chaque point individuel et les compile en une image en niveaux de gris. C’est l’image de l’échantillon.
Un SEM a un peu moins de résolution qu’un TEM, mais reste le type le plus populaire. Comme son nom l’indique, cette microscopie balaie un faisceau d’électrons à travers l’échantillon. Au lieu d’analyser le faisceau d’origine pour obtenir des informations sur la composition de l’échantillon, les capteurs captent les électrons secondaires libérés de la surface de l’échantillon via l’excitation du faisceau primaire. Cela sacrifie une certaine résolution pour une image 3D de l’échantillon. C’est plus que la peine d’être échangé..
La plupart des microscopes électroniques à balayage sont très coûteux à acheter et à entretenir. Ils nécessitent une source d’électricité stable à haute tension, une pompe à vide et des serpentins de refroidissement. Les échantillons doivent être préparés, généralement en les recouvrant d’une fine couche de matériau conducteur tel que l’or.