Microscopie à super-résolution

La microscopie à super-résolution est un ensemble de techniques permettant d'imager en microscopie optique des objets à une résolution à l’échelle nanométrique. Elle se démarque par le fait que la résolution obtenue n'est plus limitée par le phénomène de diffraction. Du fait de la diffraction de la lumière, la résolution d’un microscope optique conventionnel est en principe limitée, indépendamment du capteur utilisé et des aberrations ou imperfections des lentilles. Cette théorie a été établie en 1873 par Ernst Abbe et traduit le fait que l'image d'un point n'est jamais un point mais une tâche d'Airy, dont la taille est régulièrement définie par la formule: , où λ est la longueur d'onde de la lumière détectée, et ON l'ouverture numérique du système optique, soit sa capacité à collecter les angles issus de l'objet. Il en découle que sous illumination dans le visible, dont la longueur d'onde est entre 400 et 800nm, et avec les meilleures ouvertures numériques disponibles (1.4-1.7), la résolution d'un microscope optique conventionnel est physiquement limitée à l'ordre de 200nm. Les microscopes à super-résolution (ou nanoscopes) sont capables de capturer des images avec une résolution meilleure que la limite de diffraction. On peut distinguer trois grandes techniques de super-résolution : le SIM, le STED, et la microscopie de localisation. On peut aussi parler de super-résolution lors de l'usage de phénomènes contrôlées, tels que l'illumination évanescente en TIRF ou des techniques de champs proches. Des traitements numériques tels que la déconvolution ou l'extraction d'information de la fluorescence (SOFI, SRRF...) permettent aussi d'atteindre une super-résolution, mais ne reposent pas sur une modification physique du système. La baisse de résolution est en partie due au plan focal arrière de l’objectif, qui a une taille finie et agit comme un filtre passe-bas sur les angles collectés. C'est lui qui définit entre autres l'ouverture numérique du système. Celui-ci coupe les hautes fréquences issues de l’objet, qui contiennent les détails et contribuent à une meilleure résolution.

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Super-résolution

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Le microscope optique en champ proche (MOCP, ou SNOM pour scanning near-field optical microscope ou NSOM pour near-field scanning optical microscopy) ou microscope optique à sonde locale (MOSL) est un type de microscope à sonde locale qui permet d'imager des objets à partir de la détection des ondes évanescentes confinées au voisinage de leur surface (détection en champ proche optique). Le MOCP permet de compenser la diffraction, une des limitations de la microscopie optique.

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