Microscope à rayons X

La microscopie électronique à rayons X est une technique de microscopie électronique basée sur l'utilisation de rayons X.


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La microscopie électronique à rayons X (X-ray microscope en anglais) est une technique de microscopie électronique basée sur l'utilisation de rayons X.

C'est la partie la moins «dure» des radiations électromagnétiques de la bande des rayons X qui est utilisée, pour produire des images d'objets ou d'échantillons biologiques particulièrement petits (nanoparticules, virus, microbactéries telles que Mycoplasma genitalium).

Principes de base

Feuille carrée de béryllium montée sur un boîtier en acier afin d'être utilisée comme une fenêtre entre une chambre à vide et d'un microscope à rayons X. Le béryllium, à cause de son faible numéro atomique, est particulièrement transparent aux rayons X.

Comparé au rayonnement visible (la lumière), les rayons X traversent certains matériaux opaques et sont interceptés par d'autres (plomb surtout), sans provoquer de reflets ni de halos, et tout en réfractant aisément. Ces rayons sont invisibles à l'œil humain, mais peuvent être enregistrés par des caméras spéciales.

Le principe consiste par conséquent à disposer un échantillon dans un faisceau de rayons X et de photographier via un système (détecteurs CCD) sensible aux rayons X le rayonnement qui a traversé l'échantillon. Une technologie dite d'imagerie de contraste utilise ensuite la différence d'absorption des «rayons X mous» dans la fenêtre de l'eau (région de longueur d'onde : 2, 3 - 4, 4 nm, la région d'énergie des photons étant de 0, 28 à 0, 53 keV), celle de l'atome de carbone (principal élément qui composent la cellule vivante) et l'atome d'oxygène (composant principal de l'eau).

Histoire

Les rayons X sont ici représentés en orange/rouge.

L'Advanced Light Source (ALS) [1], à Berkeley (Californie), a produit le microscope XM-1[2], [3], dédié à des applications diverses en nanosciences (dont l'étude des matériaux nanomagnétiques) en environnement, sciences des matériaux et en biologie. XM-1 utilise une lentille concentrant les rayons X sur des capteurs CCD, d'une manière comparable à un microscope optique. Il détient toujours le record du monde de résolution spatiale et peut combiner une haute résolution spatiale avec une résolution temporelle de 100 ps pour étudier, par exemple, la dynamique de spin ultra-rapide.

L'ALS abrite aussi le XMS2, le premier microscope à rayons X mous particulièrement conçus pour la recherche biologique et biomédicale. Il a été conçu et construit par des scientifiques du Centre national pour la tomographie par rayons X[4]. Le XM-2 est capable de produire des tomographies de cellules.

Résolution de la microscopie à rayons X

Elle se situe entre celles du microscope optique et de la microscope électronique, avec un avantage sur la microscopie électronique conventionnelle qui est qu'on peut observer des échantillons biologiques dans leur état naturel. La microscopie électronique est beaucoup utilisée pour obtenir des images à une résolution à l'échelle du nanomètre, mais les cellules et objets biologiques assez épais doivent être chimiquement fixés, déshydratés, noyés dans la résine, puis coupés en tranches ultra-minces (hormis avec la cryo-microscopie électronique qui permet l'observation d'échantillons biologiques dans leur état naturel hydraté, en les intégrant dans de l'eau glacée).

Des résolutions jusqu'à 30 nanomètres sont envisageables en utilisant une lentille de Fresnel spéciale qui focalise le rayonnement X mou.

Source de rayons X

C'est le plus fréquemment un synchrotron mais depuis peu, plusieurs chercheurs ont commencé à utiliser un plasma produit par laser comme source de rayons X mous, plutôt qu'un synchrotron.

Avantages

Notes et références

  1. Advanced Light Source (ALS)
  2. À propos du microscope XM-1
  3. CXRO
  4. Centre national pour la tomographie par rayons X

Voir aussi

Bibliographie

Liens externes

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