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microspectroscope


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15 réponses à ce sujet

#1 Alex2

Alex2

    Procaryote

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Posté 25 octobre 2011 - 10:24

Bonjour,

Comme pour la spectroscopie en astronomie, peut-on l'envisager pour la microscopie. Quel serait le type d'appareil approprié (pour un prix raisonnable) ou peut-on, par exemple,"bricoler" un système à partir d'un spectroscope pour la minéralogie...?


Alex
  • 0

#2 Daniel Dive

Daniel Dive

    Nucléotide

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Posté 25 octobre 2011 - 01:44

Bonjour,

Comme pour la spectroscopie en astronomie, peut-on l'envisager pour la microscopie. Quel serait le type d'appareil approprié (pour un prix raisonnable) ou peut-on, par exemple,"bricoler" un système à partir d'un spectroscope pour la minéralogie...?


Alex



Je peux faire erreur, mais il y a une différence fondamentale entre l'astronomie et la microscopie sur le problème posé. La spectroscopie en astronomie pour sur la LUMIERE EMISE par les objets astronomiques. Cette lumière, analysée au spectroscope, permet de rechercher des signatures d'éléments chimiques, de molécules plus complexes, ou de mesurer des distance par le décalage dans le rouge des raies d'éléments connus. Mais, dans tous les cas, il faut qu'il y ait émission de photons.

La matière vivante ou inerte, sauf cas particuliers, n'émet pas de photons... on ne peut donc pas enregistrer de spectres directement.
Pour pouvoir faire des analyses spectrales sur la matière, il faut apporter de l'énergie aux atomes, par exemple par bombardement par des photons X ou gamma, par des photons cohérents provenant d'un laser émettant dans le visible en lumière monochromatique, ou encore par des électrons ou d'autres atomes à l'état ionisé.
- Un photon X ou gamma, ou un électron, qui intéragissent avec un atome, vont transférer une partie de leur énergie (par quanta), en général à un électron qui va alors quitter le niveau (l'orbitale) où il gravitait autour du noyau pour une orbitale demandant plus d'énergie. L'atome est alors dit "excité". Mais cet état est instable, et l'électron va revenir à son orbitale initiale en cédant de l'énergie sous forme d'un photon dont l'énergie et la longueur d'onde vont être caractéristiques de l'atome qui a été excité. Cette propriété est utilisée dans différentes sondes utilisées pour analyser la matière vivante ou inerte (microsonde de Castaing, sonde synchrotron, microanalyse par dispersion d'lélectron) et y rechercher des éléments.
- Des photons visibles monochromatiques rencontrant des atomes vont disparaître ou être réfléchis à des longueurs d'ondes particulières (effet Raman). On peut réaliser un spectre des photons réfléchis, qui porte une signature des molécules étudiées (microspectrométrie Raman).
- Enfin, le bombardement de l'échantillon par un faisceau d'ions (atomes ayant perdu un ou plusieurs électrons) va provoquer l'arrachement d'atomes de la cible. les atomes arrachés peuvent alors être canalisés et analysés en spectrométrie de masse (recherche d'éléments). Une telle sonde est actuellement en activité au Museum National d'Histoire Naturelle de Paris et sert en particulier à analyser le contenu des météorites, et accesoirement des échantillons biologiques.

Donc, la spectroscopie est déjà appliquée à la matière vivante ou inerte, mais nécessite des appareillages très lourds, très coûteux et extrêmement complexes à manipuler. Les biologistes qui veulent y avoir recours doivent contacter des spécialistes de ces appareils, et le coût des manipulations est tel qu'il y a une sélection sévère des expériences qui sont acceptées. De plus, son utilisation exige de la part du biologiste ou du minéralogiste une familiarisation avec les approches biophysiques qui n'est pas trop courante, l'interface physique-biologie-géologie n'étant pas simple.

Il ne semble donc pas possible, raisonnablement, d'envisager une utilisation de la spectroscopie pour le microscopiste amateur, à la fois pour des problèmes de coût de matériel que pour les connaissances à acquérir pour interprêter les images.

Un cas à part est la microscopie de fluorescence, qui consiste à détecter soit une protéine flurescente, soit une molécule chimique couplée à un anticorps qui va se fixer sur une protéine recherchée, permettant sa localisation dans la cellule après excitation pour les UV. Mais il s'agit là de détection, et non d'analyse spectroscopique au sens strict. Les réactifs et techniques sont en général très coûteuses et complexes, en fonction des nombreux témoins qu'il faut utiliser pour valider les observations. Là aussi les avis peuvent être différents, mais si on veut rester dans la microscopie d'amateur, la microscopie de fluorescence de bon niveau semble hors d'atteinte par le coût du matériel et des réactifs.

Je sais que certains minéraux fluorescent quand ils sont soumis à un rayonnement ultraviolet, en fonction de certains de leurs constituants. Mais outre le coût du matériel pour focaliser un faisceau UV sur un échantillon, le problème de la protection de l'opérateur vis à vis des rayons UV (en particulier les yeux et les extrémités), n'est certainement par facile à régler... il faut aussi savoir ce que cette technique apporterait réellement, en particulier à la minéralogie.

J'espère que la réponse n'est pas trop décevante pour vous. Il faut savoir que c'est vraiment un domaine très réservé...

Modifié par Daniel Dive, 25 octobre 2011 - 02:30 .

  • 0

#3 Alex2

Alex2

    Procaryote

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Posté 25 octobre 2011 - 11:24

Merci pour la réponse. Alex
  • 0

#4 Michel

Michel

    Homo sapiens microscopicus

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Posté 27 octobre 2011 - 10:26

Bonjour Alex,

La réponse de Daniel est on ne peut plus pertinente.
Si tu montes un spectroscope (ou graphe) sur un microscope, tu vas récolter le spectre de ta source (lumineuse) et non de ton sujet !
A moins que tu ne trouves le moyen de bombarder une zone du sujet avec un fin faisceau qui va provoquer la re-émission de photons.
Mais on tombe dans des appareillages assez complexes (voir la micropuncture UV ou LASER ) ou on se rapproche des microscopes à fluorescence.

Exemple de Spectroscopie Raman "photonique"

spec_raman_3.jpg


C'est beaucoup plus fréquent en microscopie électronique puisqu'on travaille avec des électrons.

hf3300.jpg


Une Micro Sonde de Castaing.

Microsonde_castaing_SX100.JPG


Tout ceci est très techniques, mais j'aime bien les projets un peu fous...

Cordialement.
  • 0

#5 Alex2

Alex2

    Procaryote

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Posté 26 novembre 2011 - 11:11

Bonjour,

Par cette ultime contribution, afin de ne pas abuser de votre indulgence, je souhaite apporter quelques remarques:

Le départ de mes réflexions:
La spectrophotométrie aurait pu faire partie de techniques d'investigations non invasives
employées pour la reconnaissance de pigments (oeuvres d'art). Elle aurait pu être employée pour une analyse ponctuelle sur un pigment considéré.
Alors, on aurait pu opérer par comparaison de la mesure avec une base de données préexistante.

Mode opératoire:

Préambule:
La couleur d'un objet résulte de l'interaction du matériau avec la source qui
l'éclaire.

Considérons alors un spectromètre,un spectroradiomètre, je ne sais comment le nommer, qui mesurerait la différence qualitative entre le flux
lumineux émis sur l'objet et celui réfléchi par l'objet.


le calibrage de la source pourrait se faire, par exemple à l'aide d'un Spectralon de référence pour la mesure de la source que l'on aurait mis sous l'objectif du microscope.
Puis on pourrait effectuer la mesure de la réflexion spectrale du pigment considéré. La comparaison à l'aide d'un logiciel ad hoc donnerait, alors, les informations nécessaires.

Peut-être est-ce saugrenu?

Alex
  • 0

#6 Jean Marie Cavanihac

Jean Marie Cavanihac

    AUTEUR-MODERATEUR

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Posté 27 novembre 2011 - 08:57

Bonjour Alex,

non ce n'est pas saugrenu, c'est en faisant des hypothèses (et en les vérifiant !) que l'on avance. A priori la grosse difficulté serait d’obtenir un faisceau UV puissant et ponctuel qui focaliserait sur la structure à étudier, placer un filtre bloquant l'UV sur la fluorescence réfléchie et envoyer celle ci sur un spectromètre pour identifier le(s) Lambda émis...(> au Lambda UV)... comme on est limité en puissance et surtout en intensité de réflection il faudrait un détecteur très sensible...Donc c'est vrai qu'il y a des obstacles technologiques

amitiés,
JMC
  • 0

#7 Daniel Dive

Daniel Dive

    Nucléotide

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Posté 27 novembre 2011 - 09:17

Bonjour Alex,

non ce n'est pas saugrenu, c'est en faisant des hypothèses (et en les vérifiant !) que l'on avance. A priori la grosse difficulté serait d’obtenir un faisceau UV puissant et ponctuel qui focaliserait sur la structure à étudier, placer un filtre bloquant l'UV sur la fluorescence réfléchie et envoyer celle ci sur un spectromètre pour identifier le(s) Lambda émis...(> au Lambda UV)... comme on est limité en puissance et surtout en intensité de réflection il faudrait un détecteur très sensible...Donc c'est vrai qu'il y a des obstacles technologiques

amitiés,
JMC



je me pose quand même des questions quand je réfléchis à ce que l'on fait en épifluorescence au microscope. On se trouve alors un peu dans les conditions recherchées: bombardement par dessus avec un faisceau riche en UV et détection de la lumière émise par les marqueurs fluorescents. Or, au moins pour les structures biologiques, à part les structures marquées par l'anticorps spécifique le fond apparait presque totalement noir, donc peu d'émission "détectable à l'oeil" dans le domaine visible. Mais pourrait-on analyser sur un plus large spectre ce qui est réémis par la préparation montée et examinée en épifluorescence. Mais il faudrait observer à sec. Pas question de liquide quenchant la fluorescence parasite, de lamelle ou d'huile à immersion. Donc grossissement plus faible. Une question: quelq'un, ici, a-t-il eu l'idée d'examiner une euglène en épifluorescence? On pourrait déjà voir si la sigma fluoresce en UV... C'est peut être stupide comme idée, mais qu'en pense Jean Marie?
  • 0

#8 Michel

Michel

    Homo sapiens microscopicus

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Posté 27 novembre 2011 - 10:12

Bonjour Alex,

Tu n'abuses absolument pas !
Un des buts de MikrOscOpia est de faire avancer les choses (microscopiques).

Je crois que le domaine est un peu difficile, en tous cas que nous, petits amateurs, n'avons pas l'habitude d'aborder.
Mais on peut essayer.

La spectroscopie est basée sur l'émission de photons lors d'un saut quantique d'un électron d'une orbite "haute" à une orbite inférieure.
Si on veut dans un microscope obtenir des raies (qui caractérisent le niveau d'énergie de l'atome émetteur) il faut exciter l'atome à analyser (ici de la peinture) pour qu'il émette un photon.
Mais il faut en même temps que les raies de la source ne se mélangent pas aux raies émises.
(A ce niveau on pourrait imaginer un système de soustraction des raies, mais je ne pense pas que ce soit possible)

La méthode retenue est l’excitation dans des domaines différents entre la source et l'émetteur.
On a donc des sources UV pour la fluorescence qui sont couramment utilisées dans les microscopes à fluorescence, mais cela fait appel à des substances naturellement fluorescentes, ou à défaut à l'utilisation de marqueurs.
Je ne mense pas que cette voie soit applicable aux peintures.

A l'autre bout du spectre visible , on peut utiliser les IR, c'est la spectroscopie Raman.
http://nte-serveur.u...ANALUSISMAG.htm
http://www.culture.g...ours/coupry.htm

MicroRaman.jpg


Maintenant est-ce à la portée de l'amateur?
Je dirais oui bien sûr, beaucoup plus aisément que la construction d'un microscope électronique de A à Z, même simplifié !
Quelques pistes.
Il faut un microscope, un monochromateur ou un laser , des optiques à miroir,
Comment forme-t'on le spectre ? Je n'ai pas trouvé.

Cordialement.
  • 0

#9 Alex2

Alex2

    Procaryote

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Posté 27 novembre 2011 - 01:17

Bonjour,

Encore quelques précisions concernant mes observation au microscope.

J'ai obtenu quelques résultats pour la reconnaissance/discrimination de pigments sur des tableaux en procédant de la manière suivante:

Je prélève une écaille de peinture. Je l'inclus dans de la résine polyester. Après ponçage et polissage j'obtiens une coupe stratigraphique. Cette coupe stratigraphique est l'objet de l'analyse.

Pour la partie qui nous concerne, je fais 3 clichés (éclairage en réflexion); Un clichés en lumière naturelle, un cliché en fluorescence UV, un cliché en fausses couleurs IR. Le cliché en fausses couleurs IR est obtenu à l'aide d'une caméra N/B, de 2 filtres Chroma R et V + un filtre IR Wratten Kodak + Photoshop. Je compare les résultats avec les échantillons connus que j'ai fabriqués. Pour l'information, le principe des fausses couleurs IR est très performant pour certains pigments, la fluorescence UV l'est moins.

Reste le principe des fausses couleurs UV. Pour cela il serait nécessaire d'acheter un éclairage ponctuel UV via une fibre optique (environ 2000euros) et procéder sur le même principe que pour les fausses couleurs IR (filtres B+V+UV). Pour le filtre bloquant, Schott peut fabriquer un filtre à bande étroite (365nm) pour bloquer toute fluorescence et autre, pour ne garder que les 365nm. Je n'ai pas encore fait la dépense.

C'est l'ensemble et la comparaison qui fournissent les éléments de réponse. La spectrométrie serait un élément d'analyse supplémentaire. Dans mon hypothèse, la spectrométrie Raman est exclue.

PS; Pourquoi ai-je pensé à la spectrométrie? Un club d'astronomie avait, au foyer de leur instrument, placer la fibre optique d'un spectromètre moyennant une bague adaptatrice dans le coulant du porte oculaire. Ce montage ultra simple aurait pu se répéter sur un microscope.

Amitiés, Alex
  • 0

#10 Jean Marie Cavanihac

Jean Marie Cavanihac

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Posté 27 novembre 2011 - 03:26

Pour cela il serait nécessaire d'acheter un éclairage ponctuel UV via une fibre optique (environ 2000euros) et procéder sur le même principe que pour les fausses couleurs IR (filtres B+V+UV).

Bonjour,

je ne sais pas si cela peut aider mais il existe des LED UV (la bande n'est pas très étroite) dont on pourrait focaliser l'émission sur la zone à étudier... reste à récupérer la fluorescence faible (au travers d'un filtre bloquant l'UV) et de l'envoyer sur un réseau ou prisme et balayer les longueurs d'ondes étalées avec un détecteur (genre photomultiplicateur) .. On devrait détecter des pics d'intensité variables selon les lambda qui seraient peut être plus caractéristiques de la substance que 3 ou 4 images selon des filtres différents. C'est du moins ainsi que l'on procède en biologie avec un spectro à balayage par exemple pour avoir le spectre d’absorption de la chlorophylle...
exemple :
CAP1.jpg

on voit que l'absorption max se fait dans le vert .. Donc pour un pigment on pourrait obtenir ce genre de spectre caractéristique ...

Le principe est le même pour la fluorescence d'émission sauf qu'on éclaire par dessus l'objet en UV mais l'intensité réfléchie est beaucoup, beaucoup plus faible et le détecteur doit être un photomultiplicateur (PM)

amitiés,
JMC
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#11 Michel

Michel

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Posté 27 novembre 2011 - 04:02

Re,

Tout à fait Jean-Marie,
J'allais dire qu'en astronomie, on regarde des images émises par les étoiles, donc qui se prêtent particulièrement bien à l'analyse spectrale!
Seulement il y a un obstacle: la traversée de l'atmosphère terrestre modifie le spectre des étoiles.Et bien sûr on en tiens compte.
Et les planètes ?
Pour les planètes ce doit être possible avec de gros instruments, mais il faudra en plus tenir compte de l’atmosphère éventuelle de ces planètes.
Pour la lune, beaucoup plus lumineuse qu'une étoile, il n'y a pas d'atmosphère mais on sait que les roches lunaires (notamment la régolite) modifient le spectre reçu du soleil. Mais une analyse est possible et on se rapproche du problème d'Alex.

En microscopie, en utilisant donc une lumière monochromatique (Laser) on doit pouvoir avoir des spectres.
Si on cherche à faire une analyse fine de substances en petite quantités contenues dans l'échantillon par exemple, on doit avoir un pouvoir de résolution du dispositif, en rapport avec la taille des particules à analyser.
Ceci explique la sophistications et le prix du matériel.
Dans le cas d'Alex, je pense que c'est jouable avec un matériel beaucoup moins performant en terme de résolution, puisque les pigments sont de véritables structures macroscopique (De grandes surfaces uniformes) ne demandant pas de gros pouvoir de résolution.

Alex,
Si tu disposes de spectres de référence obtenus sur des échantillons de pigments connus, il n'y a pas de raison de ne pas pouvoir retrouver une substance à partir de spectres inconnus, faits avec le même matériel dans les mêmes conditions.

As-tu une référence du matériel astronomique dont tu parles, je pense qu'il serait intéressant de l'essayer sur un microscope.


Cordialement.

Post : Je vais mettre un petit sujet d'actualité qui se rapproche du problème posé ici, puisqu'il s'agit d'analyser des roches sur Mars avec des moyens optiques.
http://forum.mikrosc...t=0
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#12 Alex2

Alex2

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Posté 27 novembre 2011 - 04:58

Ci-joint la référence sur internet: "spectroscopie astronomique à l'aide d'un spectroscope à fibre optique : société astronomique de Bourgogne".

Alex


Spectro_01.jpg


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#13 Michel

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Posté 27 novembre 2011 - 05:11

Merci, cela donne un bon point de départ pour une réflexion.

Je donne le lien

http://www.sab-astro...sique&Itemid=67

Et aussi le lien du spectromètre: (2500$ quand même !)

http://www.stellarne...s_epp2000hr.htm

Cordialement.
  • 0

#14 Jean Marie Cavanihac

Jean Marie Cavanihac

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Posté 27 novembre 2011 - 05:46

re bonjour,

je vois bien le principe de fonctionnement de ce spectroscope : le réseau est fixe et les lambdas sont déviées sur un CCD linéaire de 2048 points que le logiciel va lire..

Je pense cependant que dans le cas qui nous intéresse la sensibilité de ce spectro serait insuffisante pour une lumière réfléchie..et pour le prix.. mieux vaut ne pas essayer ..!

amitiés,
JMC
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#15 Daniel Dive

Daniel Dive

    Nucléotide

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Posté 27 novembre 2011 - 05:57

re bonjour,

je vois bien le principe de fonctionnement de ce spectroscope : le réseau est fixe et les lambdas sont déviées sur un CCD linéaire de 2048 points que le logiciel va lire..

Je pense cependant que dans le cas qui nous intéresse la sensibilité de ce spectro serait insuffisante pour une lumière réfléchie..et pour le prix.. mieux vaut ne pas essayer ..!

amitiés,
JMC


Pour l'analyse des pigments en Raman, voici un lien qui pourrait être utile, même s'il n'a pas de relation directe avec la microscopie, mais on est en plein dans le sujet.

http://www.caraa.fr/competences.php
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#16 Michel

Michel

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Posté 11 décembre 2013 - 10:59

Bonjour,
 
Je remonte ce sujet pour une petite MAP.
Je lis sur un forum Suisse, "le plus lu dans les terriers", pas besoin de donner un lien, tout le monde le connait, cette phrase d'un certain Pierre M
 
pinceaux.JPG
 
Certes, je peux me mélanger les pinceaux ( même s'ils sont lumineux) , mais il faudrait que ce certain Monsieur, qui n'a pas l'air sot par ailleurs, (), lise le sujet en entier , le cite éventuellement pour que ses propos puissent être vérifiés par ses lecteurs et surtout justifie son humour.
 
Il est tout à fait permis de se moquer de quelqu'un, et je serais le premier à en rire, si on me montre là où j'ai commis une erreur et en quoi cette erreur est risible.
 
Bien entendu, le "quasi impossible " se rapportait à la fabrication d'un spectro type CRAIC-Technologies et non à quelque chose de plus simple comme le spectro-iPhone. Çà tout le monde sait le faire et pour quat'sous.
 
Craic092712.jpg téléchargement.jpg
 
 
Toutes les explications sur les microspectromètre ici :
 

http://www.microspectra.com/#

 

Cordialement.

 

 

 


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