Application : Observer des extraits végétaux et animaux

Le microscope optique reste un instrument d'observation privilégié du monde vivant. Selon les préparations, les objectifs utilisés et le système d'acquisition d'image, il permet d'observer des détails de l'ordre de 2 à 100 microns [1].
La manipulation de cet instrument scientifique - inscrit depuis longtemps aux programmes d'enseignement des collèges et lycées [2] - suscite encore et toujours l'intérêt des microscopistes amateurs. Le microscope permet évidemment l'observation au coeur des cellules du vivant. Avant d'en arriver à ce stade, il est possible d'approcher des détails de structure corporelle de l'ordre du demi-millimètre. Or pour une telle taille, l'échantillon à observer est généralement opaque. Un éclairage par illumination oblique est privilégié dans ce cas.
A cet effet, la première photomicrographie permet d'observer les détails d'un oeil de mouche :

[photo 1 : oeil de mouche]

Objet/Source : Mouche domestique (oeil)Objectif : 4xPrise de vue : Labtec Webcam 320x240Eclairage : LED Blanche Eclairage ObliquePréparation : aucune préparationPost-trait. : Mozaïque 123 images/ Superposition 797 imagesTaille : acquisition img. 2024*2192 pixels / 5496 KBytesDate : 12/09/2009

La photomicrographie suivante est (certainement) un extrait végétal non identifié :

[photo 2 : extrait non identifié]

 

Objet/Source :Extrait vegetal non identifié
Objectif : 4x
Prise de vue : Labtec Webcam 320x240
Eclairage : LED Blanche Eclairage Oblique
Préparation : aucune préparation
Post-trait. :Mozaïque 67 images/ Superposition 797 images
Taille :acquisition env. 3.05mmx1.53mm / img. 1890*2646 pixels / 2680 KBytes
Date :13/06/2009

Ces deux exemples n'ont pas fait l'objet d'une préparation particulière et ne masquent donc pas des défauts, tels que la présence de poussière ou un éclairage unique, difficiles à retoucher.
Malgré cela et le bruit du capteur de la webcam, les détails fins sont bien visibles.

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[1] source : le microscope optique - repères historiques
[2] Usage scolaire du microscope : des origines à 1950 - Pierre Savaton

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Quelques liens pour aller plus loin :

1. Un autre site amateur : observation d'une mouche au microscope
2. Site des élèves de cm2 : observation de bactéries au microscope

Application : analyse de rupture d'une pièce plastique

La micrographie suivante représente une partie de la face de rupture d'une pièce en plastique (PET).

[Image 1 - zoomorama ]

Objet/Source : analyse du faciès de rupture sur une pièce en plastique PET
Objectif : 4x
Prise de vue : Labtec Webcam 320x240
Eclairage : LED Blanche Eclairage Oblique
Préparation : aucune préparation
Post-trait. : Mozaïque 53 images/ Fusion 277 images
Taille : acquisition env. 1.81mmx1.74mm / img. 182*1739 pixels / 1384 KBytes
Date : 17/04/2009


Après de multiples cycles d'usage, la pièce est fragilisée et un effort minime a suffit pour provoquer une cassure. Cependant, l'état de surface du faciès de rupture présente des stries ce qui est caractéristique d'une rupture en fatigue d'un polymère semi-cristallin lors d'un essai de traction : Des bandes de cisaillements sont localisées dans le coeur et les bandes de transition (i.e. changement d'orientation) sont souvent parallèles à la direction de déformation principale.
Enfin, sur la couche superficielle (ou peau), des craquelures sont apparues ; elles sont plus grossières, rapidement identifiables à l'oeil nu et sont principalement responsables de la rupture.

[Image 2 : mise en évidence des craquelures et bandes de cisaillement]

Quelques liens pour approfondir l'analyse de rupture de pièce au microscope :

- Site : Exemples d'analyse de défaillances de pièces
- Thèse : Les mécanismes de fatigue dans les fibres thermoplastiques - 16/04/2004
J.M. Herrera Ramirez - Collègue Doctoral Ecole Des Mines de Paris
- Wikipedia : Plasticité et endommagement des polymères

Application : inspection de composant sur circuit imprimé

L'inspection optique de composants montés en surface (ang. SMD) est courante dans l'industrie.
L'utilisation d'un microscope est, en revanche, peu usitée, car les ordres d'agrandissement utilisés sont largement couverts par l'emploi de loupes binoculaires (x2 à x150).

[photo 1 : exemple de loupe binocluaire pour l'inspection optique]

[source]

L'inconvénient supplémentaire du microscope est le placement de la source lumineuse ; un éclairage annulaire est l'idéal. Ici un éclairage oblique est utilisé ce qui explique les zones d'ombres observées et les variations de luminosité.

[Photo 2 : Zoom ]

Auteur : William Alozy
Objet/Source : Inspection résistance sur circuit Imprimé
(Résistance montée en surface)
Objectif : 4x
Prise de vue : Labtec Webcam 320x240
Eclairage : LED Blanche Eclairage Oblique
Préparation : aucune préparation
Post-trait. : Mozaïque 191 images
Taille : acquisition env. 3.05mmx1.53mm / img. 3248*1630 pixels / 1910kO
Date : 01/02/2009

Sans loupe binoculaire à disposition, la mozaïque d'images prises au microscope permet d'approcher des agrandissements moins élevés mais comprenant plus de détails utiles (c'est ce qu'on veut à l'échelle d'un composant d' env. 1.6mm de long) lors d'une inspection optique. Sur la photo, le composant est positionné et soudé correctement. Les soudures sont peu visibles en raison de la profondeur de champ limitée et de l'ombre. C'est principalement ce que l'on peut reprocher à ce type de photomicrographie.

[photo 3 : Résistance]

[image réduite]

Quelques liens :
... sur les composants montés en surface et l'inspection optique des circuits imprimés

- Apprendre à souder des résistances montées en surface (site en anglais)
- Montage de composants montés en surface : Bricolage DIY
- Building with Surface Mount Technology (site en anglais / trad. : concevoir à partir de composants montés en surface)
- Observation d'un circuit imprimé "fait maison" au microscope (site en anglais)

Macro avec microscope

Dans ce post, l'objectif fixé était d'évaluer le contenu informatif d'une mozaïque de photomicrographies. La comparaison avec une photo macro n'a pu être faite faute de matériel disponible. En revanche le résultat obtenu est assez intéressant avec l'application DeepZoom :

[photo 1 -Détail pièce de monnaie 5 Centimes Marianne]

[Auteur : William Alozy / Autre source]

Objet/Source : Détail Pièce de monnaie (France)/Cinq Centimes Marianne (1966)/Graveur H. Lagriffoul /détail inscription "FRANCAISE"
Objectif : 4x
Prise de vue : Labtec Webcam 320x240
Eclairage : LED Blanche Eclairage Oblique
Préparation : aucune préparation
Post-trait. : Mozaïque 400 images
Taille : acquisition env. 8mmx3.5mm / img. 8563*3248 pixels / 8277 kO
Date : 25/01/2009

Afin d'avoir un ordre d'idée du détail observé, une photographie de la pièce:

[photo 2 : Avers Pièce de 5 centimes de francs][source]

Quelques critiques :

- Coté agrandissement :
Le contenu en information de l'image est exploitable car une mozaïque est réalisée sans grosses aberrations de mesure à condition que chaque prise ne contienne pas de fond unis. Evidemment, la surplatine de déplacement micrométrique ne possède pas de jeu et le réglage de la profondeur de champ évolue entre deux positions (surface des caractères et fond de la pièce). En revanche la qualité artistique est largement dépendante de la lumière et de l'appareil numérique. (elle fait défaut sur le détail photographié)

- Coté Eclairage :
La variabilité de l'éclairage est notable. Ici, une Led blanche et une alimentation sur pile créent une diminution de luminosité au cours du temps (un effet de "bandelette" est visible au cours des prises successives). Une alimentation réglable et le débrayage de la compensation automatique sont en fait nécessaires pour ne pas être perturbé.

- Coté appareil numérique :
Une webcam de résolution 320x200 et un bruit important du capteur limitent les détails ; il suffit de zoomer pour s'en apercevoir.

- Coté traitement d'image :
Le traitement est directement limité par la Mémoire Vive du PC (1.5 Go de RAM limite la fusion de la mozaïque des 400 images JPEG de 90Ko, en moyenne). Evidemment, le logiciel utilisé conditionne l'exploitation des ressources (Gimp, photoshop,etc... chargent en mémoire la totalité de l'image. Or cela finit par poser de réels problèmes lors de la fusion de calques et les rotations nécessaires)
De même, l'utilisation du format RAW ou TIFF est impossible avec la configuration actuelle utilisée pour cette image.

Pour finir le lien vers la même image sous PhotoSynth pour les possesseurs d'iPhone.
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update 08/05/2009 : changement de source de l'image zoomable

fleur de sel (2)

L'affichage d'une mozaïque d'image de plusieurs centaines de KiloOctets sur une page Internet est une chose assez lente malgré une bonne connection. Microsoft (mais aussi Google) propose de faciliter cela en délivrant une application permettant de visualiser et zoomer sur une image de taille importante.
Dans ce blog, un second exemple de mozaïque est ici donné en reprenant la lamelle comportant la fleur de sel :

[photo 1 : fleur de sel - mozaïque d'image]

Objet/Source : fleur de sel (cf 2nd post)
Objectif : 4x
Prise de vue : Labtec Webcam 320x240
Eclairage : LED Blanche / transmission
Préparation : aucune préparation
Post-trait. : Fusion mozaïque 75 images (Photoshop ou équivalent)
Taille : 2.9mm*1.3mm / 3543*18683 pixels/1878Ko (cliquer ici pour télécharger l'image originale)
Date : 10/01/2009

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Mise à jour 08/05/2009 :
Il semble que l'application de microsoft subisse quelques interruptions donc voici une autre source de la même image.

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Cette dernière, autorisant une vue plus large que celle de l'objectif du microscope, permet d'observer qu'après évaporation et suivant la concentration saline de la saumure initiale, les ramifications forment le motif général de la fleur de sel. L'image montre aussi une formation en trémie ainsi qu'une autre structure cristalline n'ayant pas été dissoute à la base.

Liens recommandés :

... pour en savoir plus sur Sea Dragon (bien connu des utilisateurs d'iPhone) et autres applications Microsoft
Microsoft Live Labs

... dans la même veine ce qui ce fait chez Google (une extension de google map à toute image haute résolution en somme)
Google Maps Image Cutter
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Update 08/05/2009 : nouvelle source pour l'image zoomable

Même scène, éclairage différent

De manière classique, l'éclairage d'un objet au microscope se fait par transmission ; les rayons lumineux traversent l'objet. L'éclairage épiscopique est un éclairage par réflexion, beaucoup plus intuitif et pratique lorsqu'il s'agit d'observer des objets opaques.
En reprenant le petit insecte de mon premier post, il apparait clairement que ce type d'éclairage était le plus adapté à ce sujet :

[Photo 1 : Superposition éclairage transmission vs réflexion]

Objet/Source : Insecte (cf 1er post)
Objectif : 4x
Prise de vue : Labtec Webcam 320x240
Eclairage :
LED Blanche pour transmission et pour épiscopie
Utilisation d'une lampe frontale
Préparation : aucune préparation
Post-trait. :
transmission - cf. 1er post /
reflexion - Montage à partir de 3 expositions 1/10 1/20 1/30
Taille : n.d. / img. eclairage episc. 318*238 pixels
Date : 09/01/2009

L'animation ci-dessous permet de voir la différence apportée par ce type d'éclairage

[Photo 2 : Image animée - à titre de comparaison]

(Taille 970Ko - Pour visionner l'image animée de 3.4Mo, cliquer ici)

Traitement : GIF Animé (logiciel BENETON Movie GIF ou équivalent)

Lien recommandés :

... des conseils pour utiliser et concevoir soi-même un éclairage épiscopique
- épiscopie économique par Dominique VOISIN
- Hommage au réflecteur de lampe de poche par Marc PELTIER
- un éclairage épiscopique par Christian AUBERT
- un éclairage par fibre optique peu couteux par webmaster site colmic

... une page (en anglais) pour comprendre
- Reflected (episcopic) light illumination from P.E. NOTHNAGLE, W. CHAMBER, T.J. FELLERS, M.W. DAVIDSON

Les débuts : fleur de sel

La fleur de sel est le résultat de l'évaporation d'une solution saline. Le résultat obtenu est l'apparition de structures cristallines en trémie assez faciles à mettre en évidence sous microscope pour bien débuter :

[Photo 1 : Fleur de sel sous différents éclairages ]
(cliquer sur l'image pour agrandir la photo)

Objet/Source : cristal de sel/formation en trémie et début de fleur de sel (sel de table)
Objectif : 4x
Prise de vue : Labtec Webcam 320x240
Eclairage : LED Blanche / Miroir
Préparation : évaporation lente d'une solution saline
Post-trait. : Fusion mozaïque 5 images (Photoshop ou équivalent)
Taille : n.d. µm / 945*945 pixels/272Ko
Date : 22/12/2008

[Photo 2 & 3 : formation en trémie]

Objet/Source : structure cristalline en trémie
Objectif : 4x
Prise de vue : Labtec Webcam 320x240
Eclairage : LED Blanche / Miroir
Préparation : évaporation lente d'une solution saline
Post-trait. : superposition 8 images (CombineZ)
Taille : n.d. µm / 336*252 pixels/98Ko
Date : 22/12/2008

(observation sous un contraste fort)

Objet/Source : fleur de sel
Objectif : 4x
Prise de vue : Labtec Webcam 320x240
Eclairage : LED Blanche / Miroir
Préparation : évaporation lente d'une solution saline
Post-trait. : Superposition 7 images (CombineZ)
Taille : n.d. µm / 321*237 pixels/62Ko
Date : 22/12/2008

La structure en trémie du sel est la première à se former au contact d'une surface par agglutination du chlorure de sodium. La structure cubique transparente - non présente ici - est la forme la plus usuelle du sel de table, elle apparait par accrétion sans contact.


liens recommandés :

... sur les premières observations avec un microscope et en particulier l'observation des cristaux de sel
- Démarrer en microscopie que voir ? par J.M. CAVANIHAC

... sur le cristal de Chlorure de sodium et le sel en général
-Wikipédia - Chlorure de sodium
-Expérience pédagogique en classe de SVT sur la formation des cristaux de sel par Sandrine, Estelle, Julien, Kelsey
- La route du sel, historique géologie, alimentation par Claire KÖNIG

Introduction

La photomicrographie est exigeante en temps et en matériel. Le rendez-vous du monde de la photographie et de la microscopie nécessite en effet beaucoup de moyens. Avec un budget et un équipement limité, je veux ici proposer un regard simple et d'amateur sur le monde de l'infiniment petit. Les différentes facettes de la microscopie sont connues mais l'objectif du blog est d'en présenter un point de vue à la fois personnel (autant que faire ce peut), artistique (si possible) et didactique.
En débutant avec quelques exemples, je tenais à mettre en place les différents éléments de la prise de vue à la diffusion de l'image afin de présenter cela sur un blog. Je reviendrais, par la suite, sur les techniques et les sites intéressants pour approfondir. En attendant, je vous fait "profiter" de mes débuts dans le domaine de la photomicrographie :

[photo 1 : Reste de garde-manger d'une araignée]


(L'application Sea Dragon nécessite l'installation de Silverlight)
Objet/Source : Insecte (Débris repas pris dans une toile d'araignée)
Objectif : 4x
Prise de vue : Labtec Webcam 320x240
Eclairage : LED Blanche / Miroir
Préparation : aucune préparation
Post-trait. : Fusion mozaïque 31 images (Photoshop ou equivalent)/
18 à 4 Photos pour profondeur de champ (CombineZ)
Ajout Photographie longueur réelle env.2mm)
Taille : longueur insecte env. 2mm / img. 1275*1667 pixels
Date : 20/12/2008
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Mise à jour 08/05/2009 :
L'application sea dragon fait défaut depuis quelques temps donc voici une autre source :

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Source de l'image :
Taille : 530 KOctets



William