Principes optiques

La microscopie confocale

 La microscopie confocale est dérivée de la microscopie conventionnelle et utilise le double filtrage spatial. Le premier filtre permet qu’un seul point du champ soit illuminé ; le second permet que seule la lumière provenant du point illuminé de l’objet atteigne le détecteur. Cette configuration est décrite en figure 1a, où le point source W est imagé par la lentille L sur le point M. La lumière réfléchie passe au travers de la lentille L et est dirigée vers le détecteur par une séparatrice. Le trou d’épingle P joue un rôle essentiel dans cette configuration car il ne laisse passer que la lumière venant exclusivement de M et filtre tout, en particulier la lumière venant des points au-dessus et en dessous de M (fig. 1b).

Quand le scan (x,y) est ajouté à la configuration confocale, une image du plan localisé à une distance précise de la lentille L est obtenue, sans interférence venant des point situés en dehors de ce plan. Cette caractéristique est appelée « sectionnement optique » et constitue le principal avantage de la microscopie confocale.

Confocal

L’image d’une source de lumière blanche est une continuité de points monochromatiques distribuée le long de l’axe optique (fig.2.) Seulement l’un de ces points est concentré sur M et grâce à la configuration confocale, seulement la longueur d’onde λm revient à travers le filtre spatial. Si l’échantillon est constitué de plusieurs épaisseurs transparentes, chaque interface entre les couches reflète une longueur d’onde différente et est détectée simultanément. Le spectre collecté est ensuite décodé pour extraire la valeur de la distance du point M.

Confocal

→ Le principe de l’imagerie confocale permet d’avoir une excellente résolution spatiale quelque soit l’éclairage ambiant.

Interférométrie spectrale confocale (CSI)

Confocal

L’Interférométrie spectrale confocale est une méthode innovante pour mesurer la topographie et l’épaisseur de couches transparentes, basée sur la combinaison de 2 principes optiques: l’imagerie confocale et l’interférométrie spectrale.

L’Analyse  Spectrale d’Interférogrammes de la Lumière Blanche (SAWLI) est une méthode qui consiste à analyser le modèle d’interférence généré par deux fronts d’onde. Habituellement les deux fronts d’onde sont générés par les réflexions sur les deux faces d’un échantillon transparent.

Une des alternatives est de placer une plaque de référence sur l’échantillon pour créer une lame d’air. L’épaisseur de l’échantillon (ou de la lame d’air) est dérivée de la phase spectrale du signal interférométrique, qui est calculée avec une résolution sub-nanométrique à l’aide d’un algorithme avancé.

Une des caractéristiques de l’implantation de l’interférométrie spectrale confocale DUO réside dans le fait que la distance entre la plaque de référence et la surface de l’échantillon est fixée lors de la mesure. La plaque de référence se déplace avec l’échantillon et subit les mêmes perturbations, cependant cela n’affecte pas l’épaisseur calculée.


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