Développement d'une technique d'imagerie 3D haute résolution

Development of a 3D high resolution imaging technique

• Auteur / Autrice : Pedro Felipe Gardeazabal Rodriguez
• Direction : Benoît Dubertret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Optique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Haute résolution

Microscopie optique

Imagerie

Résumé

En microscopie optique la limite classique de résolution, atteinte dès la fin du XIXème, est de l'ordre de 200nm. Actuellement, l'étude de nombreux problèmes biologiques nécessite d'un pouvoir de séparation plus important. Afin de contourner cette limite qui suppose une illumination uniforme de l'échantillon comme de l'objectif et une seule prise d'image (cf. Microscopie plein champ), de nouvelles méthodes d'illumination et d'acquisition ont été développées avec des résultats très encourageants. Ces nouvelles techniques s'appuient sur des illuminations non uniformes de l'échantillon et requièrent l'acquisition de plusieurs images. La technique développée au cours de ce travail de thèse s'appuie sur l'illumination structurée. Cette technique consiste à créer une illumination spatialement périodique au niveau de l'échantillon par l'interférence de deux faisceaux cohérents. La fréquence spatiale caractéristique du motif d'illumination se combine avec les fréquences spatiales de l'échantillon. De ce fait les hautes fréquences spatiales de l'objet, qui correspondent à l'information des petits détails, passeront à travers le système optique qui est défini comme un filtre passe-bas de fréquences spatiales. Ensuite, il suffit de récupérer cette information pour reconstruire une image plus résolue. De cette façon la résolution latérale d'un microscope est augmentée d'un facteur deux. A partir de ce système on propose l'illumination de l'objet avec l'interférence de trois faisceaux cohérents afin de créer au même temps une illumination structurée latérale et axiale. Pour éliminer les composants mécaniques du système d'illumination on propose l'introduction d'éléments optiques programmables. De ce fait, les déplacements des figures d'interférences sont plus précises et rapides. Avec ce système on a réussi à démontrer la localisation des particules le long de l'axe optique de l'objectif tout en conservant le gain en résolution latérale. De même on a réussi a réaliser des coupes optiques avec ce système.