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Un canon à électrons est un dispositif permettant de produire un faisceau d'électrons. C'est l'un des composants essentiels d'un tube cathodique ou d'un instrument tel que le microscope électronique.
Photographie, Archets, Violoncelle, Distillation, Violon, Agriculture, Gemmage, Pin maritime, Pinus pinaster, Colophanes
Différents types de colophane pour les archets de violon ou de violoncelle. La colophane est le résidu solide obtenu après distillation de la térébenthine, oléorésine (appelée aussi gemme), substance récoltée à partir des arbres résineux et en particulier les pins (le genre Pinus) par une opération que l'on appelle le gemmage. La colophane est utilisée pour les instruments à cordes frottées. On la frotte sur la mèche des archets pour permettre la mise en vibration de la corde, car sans colophane les crins glissent sans frottements sur la corde presque sans en tirer un son. Elle est aussi utilisée sur les archets des scies musicales afin de mieux frotter sur la lame. La colophane se présente sous la forme d'un petit bloc (cubique ou cylindrique) solide et transparent en général de couleur jaune ou noire (mais certaines fois de couleur rouge ou verte). « Cette résine de pin, autrefois produite à Colophon, en Asie Mineure, est indispensable au travail des crins : c'est elle qui leur confère l'aspérité dont ils ont besoin pour frotter les cordes du violon. Si la mèche de l'archet était enduite de savon, elle ne produirait aucun son. Ce sont les grattements de ces milliers de rugosités qui tirent la corde et la laissent repartir. Tout cela est bien évidemment invisible à l'œil nu, mais dans cette combinaison des crins et de la colophane, tout se passe comme si des milliers de petits doigts onglés exécutaient une sorte de pizzicato continu. Ainsi naît la vibration. De cette mécanique microscopique éclot la voix du violon. » Yehudi Menuhin, "La légende du violon".
Flocons de neige observés avec un Microscope Electronique à Balayage (MEB) à basse température. L'image est en fausses couleurs, une pratique courament utilisée pour ce type d'image. Source : United States Department of Agriculture.
Fougères - schéma complet de développement. Source : Le Monde végétal, Ernest Flammarion, 1907 : la génération sexuée est figurée en blanc (de la spore à l'oeuf), la génération asexuée est figurée en gris (de l'oeuf à la spore). Les fougères ne produisent pas de graines, contrairement aux spermatophytes (gymnospermes et angiospermes), mais se reproduisent grâce à des spores. Les spores sont produites par des organes spécialisés. Le plus souvent, il s'agit de spores, qui sont des amas de sporanges, situés sous le limbe des frondes ou regroupés en épi ou panicule sur des frondes fertiles (cas des Osmunda et Ophioglossum). Un amas contient 80 sporanges dans lesquels il y a 64 spores. Les Hydropteridales ne portent pas de spores, mais des sporocarpes. Les spores peuvent être de forme variée : linéaire, circulaire ou en forme de U (ou réniforme). Elles peuvent être ou non protégées par une indusie. Les fougères disposent d'un mécanisme original d'éjection des spores, qui sont projetés par une sorte de fronde microscopique.
Dessins et plans, Chats, moutons, Chiens, Biologie, Echinococcus granulosus, Ténia du porc, Ténia échinocoque
L'échinococcose est une zoonose provoquée par un ver plat échinocoque. En Europe, il s'agit principalement d'Echinococcus multilocularis. L'homme se contamine accidentellement par contact direct (exemple : léchage par les chiens et chats, ou en les laissant manger dans nos assiettes) ou indirect (avec chien ou chat principalement, et éventuellement un renard ou autres canidés) aboutissant à l'ingestion d'œufs (microscopiques) du parasite. Source : United States Centres for Disease Control Parasitology Identification Laboratory.
Diatomées, groupe phytoplanctonique le plus répandu. Les Bacillariophyta (diatomées) sont des microalgues unicellulaires planctoniques (de 2 μm à 1 mm) présentes dans tous les milieux aquatiques (avec une préférence pour les eaux froides) et enveloppées par un squelette externe siliceux. Elles peuvent vivre isolées ou en colonie, être libres ou fixées. Les formes pélagiques appartiennent au phytoplancton, les formes benthiques appartiennent au microphytobenthos. Les diatomées sont un constituant majeur du phytoplancton et jouent donc un rôle primordial dans la vie des écosystèmes marins, à l'origine des réseaux alimentaires de nombreuses espèces. Environ 100 000 espèces sont répertoriées, mais elles pourraient être bien plus nombreuses. À l'inverse des écosystèmes terrestres, la productivité des écosystèmes océaniques est principalement assurée par les algues avec une faible contribution des plantes vasculaires. Les algues englobent une grande variété d'organismes allant de simples organismes unicellulaires à des organismes plus complexes comme les macroalgues. Les plantes vasculaires se limitent aux herbiers. La majorité de la productivité océanique est assurée par le phytoplancton. On estime qu'il est à lui seul responsable de 75% de la production primaire océanique3, les autres autotrophes (herbiers et macroalgues) étant souvent limités à des zones restreintes de l'océan : les zones côtières où les eaux sont peu profondes et suffisamment lumineuses.
Dessins et plans, Lentilles (optique), Physique, Lumière, Lumière -- Propagation, Lumière, Théorie ondulatoire de la, Microscopes électroniques, Électrons -- Diffraction
Schéma des rayons dans le faisceau électronique du MET : rayon incident, échantillon, lentilles, figure de diffraction, image.
Photographie, Physique, Lotus des Indes, Surfaces hydrophobes, Auto-nettoyage, Cuticules végétales, Microorganismes -- Adhésivité, Nelumbo, Nelumbonaceae
À la surface des feuilles de lotus se forment des gouttes d'eau brillantes et argentées (milieu de la photo), les feuilles du nénuphar (nymphéa) (à l'avant de la photo) sont complètement mouillées. Photo prise dans le jardin chnois des Jardins du monde (Gärten der Welt) à Berlin (Erholungspark Marzahn) en Allemagne. L'effet lotus est un phénomène de superhydrophobie causé par une rugosité nanométrique. Son nom provient du lotus (Nelumbo sp), dont les feuilles présentent cette caractéristique. D’autres plantes, comme les feuilles de capucine (Tropaeolum), de chou, de roseau (Phragmites), de taro (Colocasia esculenta) ou de l'ancolie, et certains animaux (par exemple les canards, plus particulièrement leurs plumes), notamment des insectes, montrent le même comportement. L'effet lotus confère à la surface des capacités autonettoyantes : en s'écoulant, les gouttes d'eau emportent avec elles les poussières et particules. La faculté d’auto-nettoyage des surfaces hydrophobes à structure microscopique et nanoscopique a été découverte dans les années 1970 et son application aux produits biomimétiques remonte au milieu des années 1990. L’origine de l’auto-nettoyage réside dans une double structure hydrophobe (c'est-à-dire qui n’absorbe pas l’eau) de la surface. Grâce à celle-ci, la surface de contact, et avec elle la force d’adhérence entre surface et eau ou particules de saleté, est si réduite que cela aboutit à un auto-nettoyage. La double structure est formée d'un épiderme. La couche extérieure s'appelle la cuticule où il y a une couche de cire. L'épiderme de la feuille forme des papilles de quelques microns sur lesquelles reposent les cires. Cette couche de cires est hydrophobe et forme la deuxième partie de la double structure. Pour la plante, la signification biologique de cet effet auto-nettoyant réside en la protection contre une colonisation par des microorganismes, des agents pathogènes ou bien des germes comme les champignons ou encore la prolifération d’algues.
Photographie, hiver, Neige, Microscopes, Hexagones, Flocons de neige, Cristallographie, Cristaux de neige, Dendrites (cristallographie)
Flocon de neige au microscope : dendrites d'un flocon de neige (microscopie optique). Une dendrite est un cristal ramifié, en forme d'arbre (du grec "dendron") : il présente un tronc avec des branches. Les dendrites apparaissent lors de la solidification.
Photographie, hiver, Neige, Microscopes électroniques, Hexagones, Flocons de neige, Cristaux de neige, Dendrites (cristallographie), Cristalographie, Cristaux dendritiques
Flocon de neige hexagonal (micrographie électronique) présentant des extensions dendritiques.
Un insecte recouvert d'or avant d'être examiné avec un microscope électronique à balayage. Les matériaux appelés à être regardés sous un microscope électronique peuvent nécessiter un traitement afin de produire un échantillon approprié. La technique requise varie selon le modèle et l'analyse requise. Le "Freeze-fracture" ou "gel-etch" : mode de préparation particulièrement utile pour l'examen des membranes de lipides et des protéines intégrées en vue de face. Les tissus frais ou cellules en suspension sont congelés rapidement, puis fracturés par simple cassure ou à l'aide d'un microtome, tout en étant maintenus à la température de l'azote liquide. La surface froide fracturée (parfois «gravée» en augmentant la température à environ --100 °C pendant plusieurs minutes pour que la glace sublime) est ensuite contrastée avec des vapeurs de platine ou d'or, à un angle moyen de 60° dans un évaporateur à vide. Une deuxième couche de carbone, pulvérisé perpendiculairement au plan moyen de la surface est souvent appliquée pour améliorer la stabilité du revêtement. Le spécimen est ramené à température et pression ambiante, puis la réplique métallique extrêmement fragile est détachée de la matière biologique sous-jacente par une délicate digestion chimique par des acides, une solution d'hypochlorite ou des détergents SDS. Le reste, encore flottant, est soigneusement lavé des résidus chimiques, soigneusement accroché sur les grilles du microscope, séché puis observé dans le MET.
Exemple de lame mince (Carbonifère). La réalisation de ces lames minces est élaborée par le lithopréparateur qui suit un protocole précis dont les principales opérations sont : le sciage de l'échantillon à la scie diamantée, le rodage de la surface à coller, le collage de l'échantillon sur plaque de verre, le sciage de la préparation à environ 1 mm, la mise à l'épaisseur de la lame mince, la couverture ou le polissage de la préparation selon analyses ultérieures. Ces préparations permettent aux géologues de connaitre la constitution minéralogique des roches à l'aide de microscopes (à filtres polarisants) et ainsi par exemple de retracer une partie de leur histoire.
Lame mince de granite au microscope en lumière polarisée analysée. Quartz en blanc-gris, feldspaths plagioclases maclés, en orange la biotite.
Photographie, Antarctique, Austral, Océan, Biologie, Zone pélagique -- Faune, Zone pélagique -- Poissons, Animaux pélagiques, Crevettes, Euphausiacés, Krill, Zone pélagique -- Écologie
Photo en gros plan du krill antarctique (Euphausia superba). Le site ecoscope propose un microscope virtuel qui permet d'explorer les divers organes de ce krill. Krill est le nom générique d’origine norvégienne de petites crevettes des eaux froides, de l'ordre des euphausiacés. Le krill est un maillon important du réseau trophique des océans, pour les zones nord et sud de la planète. On regroupe sous ce terme au minimum 85 espèces dont les adultes vivent en « essaims » gigantesques dans les couches supérieures de l'océan, les œufs et larves étant trouvés jusqu'à plus de 1 000 m de profondeur. Les essaims forment parfois des bancs de deux millions de tonnes s'étendant sur 450 km² ; estimations de quelque 650 millions de tonnes au niveau de la planète. Dans l'océan austral, le krill antarctique est principalement constitué d’Euphausia superba, sans courbure dorsale et possédant des yeux noirs de grande taille. Pélagique, il constitue la première source d'alimentation des cétacés à fanons (mysticètes ; dont grands rorquals et baleines franches), avec un rendement très faible pour les cétacés, puisque pour grossir de 1 kg, ils doivent en absorber 100 kg. Les baleines en mangent plusieurs tonnes par jour. Ainsi, le déplacement de ces minuscules crustacés entraîne-t-il à lui seul, la migration des géants des mers. Le krill et d'autres types de crevettes sont à l'origine de la coloration rose des flamands roses, et rose-orange de la chair du saumon sauvage. Il renferme en effet de l’astaxanthine, un caroténoïde rouge, une vitamine A anti-oxydante. Il fait l’objet d'une pêche industrielle, dont en Norvège et autour de l'Antarctique.
Lentille magnétique au laboratoire de Maier-Leibnitz (physicien nucléaire allemand). Une lentille magnétique est un dispositif produisant un champ magnétique à symétrie de révolution, utilisé dans des appareils comme les microscopes électroniques pour focaliser les faisceaux d'électrons de la même façon que les lentilles en verre sont utilisées dans les appareils d'optique photonique.
Dessins et plans, Lentilles (optique), Dessin en noir et blanc, Optique -- Appareils et matériel, RyXéo, Dictionnaires en images, ryxeo-yvain coudert, ryxeo-yvain coudert-imagier2013, Amplificateurs optiques, Détectives, Enquêtes policières, Loupes (optique), Sherlock Holmes
Loupe. Une loupe est un instrument d'optique subjectif constitué d'une lentille convexe permettant d'obtenir d'un objet une image agrandie. La loupe est la forme la plus simple du microscope optique, qui, lui, est constitué de plusieurs lentilles. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Loupe. La loupe est souvent associée, en littérature de jeunesse, aux enquêtes policières "à la manière de Sherlock Holmes".
Schéma du faisceau d'électrons dans un MET : 1 : colonne, 2 : source d'électrons, 3 : électrons, 4 : cathode, 5 : anode, 6 : lentilles condenseur, 7 : échantillon, 8 : lentilles diffraction, 9 : lentilles projection, 10 : détecteur. La microscopie électronique en transmission (MET ou TEM en anglais pour "Transmission Electron Microscopy") est une technique de microscopie où un faisceau d'électrons est « transmis » à travers un échantillon très mince. Les effets d'interaction entre les électrons et l'échantillon donnent naissance à une image, dont la résolution peut atteindre 0,08 nanomètre. Les images obtenues ne sont généralement pas explicites, et doivent être interprétées à l'aide d'un support théorique. L'intérêt principal de ce microscope est de pouvoir combiner cette grande résolution avec les informations de l'espace de Fourier, c'est-à-dire la diffraction. Il est aussi possible d'étudier la composition chimique de l'échantillon en étudiant le rayonnement X provoqué par le faisceau électronique. Contrairement aux microscopes optiques, la résolution n'est pas limitée par la longueur d'onde des électrons, mais par les aberrations dues aux lentilles magnétiques.
Réplique (1980) du premier microscope électronique d'E. Ruska, 1933, physicien allemand qui a reçu le prix Nobel de physique en 1986 pour cette invention. Elle consiste à placer un échantillon suffisamment mince sous un faisceau d'électrons, et d'utiliser un système de lentilles magnétiques pour projeter l'image de l'échantillon sur un écran phosphorescent qui transforme l'image électronique en image optique. Pour les échantillons cristallins, un autre mode d'utilisation consiste à visualiser le cliché de diffraction de l'échantillon. les applications de la microscopie électronique couvrent un très vaste domaine, de l'observation d'échantillons biologiques, comme le noyau des cellules à l'analyse d'échantillons industriels dans la métallurgie ou l'industrie des semi-conducteurs.
Microscope électronique construit par Ernst Ruska en 1933. Suite aux élaborations théoriques de Louis de Broglie en 1924, on a pu prouver en 1926 que des champs magnétiques ou électrostatiques pouvaient être utilisés comme lentilles pour les faisceaux d'électrons. Le premier prototype de microscope électronique a été construit en 1931 par les ingénieurs allemands Ernst Ruska et Max Knoll. Ce premier instrument grossissait au mieux les objets de quatre cent fois. Deux ans plus tard, Ruska construisit un microscope électronique qui dépassait la résolution possible d'un microscope optique. Reinhold Rudenberg, le directeur scientifique de Siemens, a breveté le microscope électronique en 1931, stimulé par une maladie dans la famille, pour rendre visible le virus de la poliomyélite.
Photographie, Maïs, Microscopes, Travailleurs agricoles, Agriculture -- Recherche, Deux (le nombre), Agriculture, Mosaïques, Agriculture -- Équipement, Agriculture -- Documentation, Leipzig (Allemagne), Maïs -- Amélioration génétique
Mosaïque sur la recherche scientifique en maïsiculture en 1958, 210 Bornaische Straße, Leipzig, en Allemagne.
Dessins et plans, Miroirs, Microscopes, Objectifs à focale variable, Technique -- Histoire, Leçons de choses, Accommodation oculaire, Échantillons, Mise au point, Observation (méthode scientifique), Observations, Vision monoculaire, Zooms (objectifs)
Observation au microscope : 1) oculaire, 2) mise au point, 3) objectif, 4) porte-échantillon, 5) miroir.
Onde électromagnétique : oscillation couplée du champ électrique et du champ magnétique, modèle du dipôle vibrant. Le vecteur \vec{k} indique la direction de propagation de l'onde. On ne peut en fait voir le photon que comme une particule quantique, c’est-à-dire un objet mathématique défini par sa fonction d’onde qui donne la probabilité de présence. Attention à ne pas confondre cette fonction et l’onde électromagnétique classique. Ainsi, l’onde électromagnétique, c’est-à-dire la valeur du champ électrique et du champ magnétique en fonction de l’endroit et du moment (\vec{E}(\vec{x},t) et \vec{B}(\vec{x},t)), a donc deux significations. Fonction macroscopique : lorsque le flux d’énergie est suffisamment important, ce sont les champs électrique et magnétique mesurés par un appareil macroscopique (par exemple antenne réceptrice, un électroscope ou une sonde de Hall) ; Fonction microscopique : elle représente la probabilité de présence des photons, c’est-à-dire la probabilité qu’en un endroit donné il y ait une interaction quantifiée (c’est-à-dire d’une énergie hν déterminée).
Photographie, Tournesol, Botanique, Microscopes électroniques à balayage, Art et photographie, Rose trémière, Observation (méthode scientifique), Lilium, Lis (plantes), Morphologie du pollen, Onagres (plantes), Palynologie, Pollen (biologie) -- Morphologie, Ricin, Volubilis des jardins
Pollens de quelques plantes courantes : Tournesol, Volubilis, Rose trémière (Sildalcea malviflora), lys (Lilium auratum), onagre (Oenothera fruticosa) et Ricin commun (Ricinus communis). Image aggrandie 500 fois : la particule en forme de grain de café dans le coin inférieur gauche mesure dans les 50 μm.Source : Dartmouth Electron Microscope Facility
Le Spirographe est un ver annélidé tubicole, c'est le plus grand ver tubicole de Méditerranée. Il peut mesurer jusqu'à 35 cm, son corps est situé dans un tube mou composé de mucus et de sable, souvent visible sur toute sa longueur. De nombreux filaments colorés se déploient en couronne tentaculaire d'un diamètre de 10 à 15 cm depuis la bouche de l'animal. Très sensible aux vibrations, il se rétracte tout entier dans son tube à la moindre alerte. Ses filaments jouent un rôle dans la prise de nourriture mais également dans la respiration. Il se nourrit d'organismes microscopiques en suspension dans l'eau.
Spirographe marin ou sabelle (Sabella spallanzani), ver annélidé tubicole. Plus grand ver tubicole de Méditerranée, pouvant mesurer jusqu'à 35 cm, son corps est situé dans un tube mou composé de mucus et de sable, souvent visible sur toute sa longueur. De nombreux filaments colorés se déploient en couronne tentaculaire d'un diamètre de 10 à 15 cm depuis la bouche de l'animal. Très sensible aux vibrations, il se rétracte tout entier dans son tube à la moindre alerte. Ses filaments jouent un rôle dans la prise de nourriture mais également dans la respiration. Il se nourrit d'organismes microscopiques en suspension dans l'eau. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Spirographe_%28ann%C3%A9lide%29
Spirographe marin ou sabelle (Sabella spallanzani), ver annélidé tubicole. Plus grand ver tubicole de Méditerranée, pouvant mesurer jusqu'à 35 cm, son corps est situé dans un tube mou composé de mucus et de sable, souvent visible sur toute sa longueur. De nombreux filaments colorés se déploient en couronne tentaculaire d'un diamètre de 10 à 15 cm depuis la bouche de l'animal. Très sensible aux vibrations, il se rétracte tout entier dans son tube à la moindre alerte. Ses filaments jouent un rôle dans la prise de nourriture mais également dans la respiration. Il se nourrit d'organismes microscopiques en suspension dans l'eau. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Spirographe_%28ann%C3%A9lide%29
Micrographie électronique d'un tube qui transporte les terminaisons nerveuses vers le centre de la dent (agrandissement x 10 000). Source : Paffenbarger Research Center, National Institute of Standards and Technology.
Métaux, Dessins et plans, Gravure, Cuivre, Arts plastiques, Gravure sur cuivre (estampe), Gravure en taille-douce, Intailles, Plaques en métal
Taille-douce : première étape. Des creux sont créés sur la plaque (l'échelle des creux, souvent microscopiques, n'est pas représentative sur ce dessin schématique). De par l'importance de l'usage des supports de cuivre dans la taille douce, celle-ci se confond avec la chalcographie (gravure sur cuivre), bien que cette dernière technique puisse se pratiquer, par extension, sur d'autres plaques métalliques (zinc, laiton). La grande précision de dessin permise par cette technique l'a particulièrement destinée à la fabrication des billets de banque et des timbres-poste.
Image partielle d'une fourmi au microscope électronique à balayage. À la différence du MET, où le faisceau d'électrons à haute tension porte l'image de l'échantillon, le faisceau d'électrons du microscope électronique à balayage MEB (ou SEM en anglais) ne peut donner à aucun moment une image complète de l'échantillon. Le SEM produit des images par sondage de l'échantillon avec un faisceau d'électrons qui, concentré, est analysé sur une zone rectangulaire de l'échantillon ("raster scanning"). Sur chaque point sur l'échantillon le faisceau d'électrons incident perd de l'énergie. Cette perte d'énergie est convertie en autres formes, comme la chaleur, l'émission d'électrons secondaires de basse énergie, l'émission de lumière (cathodoluminescence) ou l'émission de rayons X . L'afficheur du SEM représente l'intensité variable de l'un de ces signaux dans l'image, dans une position correspondant à la position du faisceau sur l'échantillon lorsque le signal a été généré. Dans l'image de la fourmi de droite, l'image a été construite à partir des signaux produits par un détecteur d'électrons secondaires, le mode d'imagerie conventionnelle normal de la plupart des SEM. En règle générale, la résolution de l'image d'un SEM est d'environ un ordre de grandeur plus faible que celle d'un MET. Toutefois, parce que l'image du SEM repose sur les processus de surface plutôt que sur la transmission, il est en mesure de livrer des images d'objets de plusieurs centimètres avec une grande profondeur de champ, dépendant de la conception et du réglage de l'instrument, et il peut ainsi produire des images qui sont une bonne représentation en trois dimensions de la structure de l'échantillon.
le plancton est l'ensemble des petits organismes vivant dans les eaux douces, saumâtres et salées, le plus souvent en suspension et apparemment passivement : gamètes, larves, animaux inaptes à lutter contre le courant (petits crustacés planctoniques et méduses), végétaux et algues microscopiques.