Mise en place d’un microscope confocal achromatique

Set up of an achromatic confocal microscope

• Auteur / Autrice : Cédric Mancini
• Direction : Gilles Ledoux, Christophe Dujardin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 19/11/2010
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (Lyon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physico-chimie des matériaux luminescents
• Jury : Président / Présidente : Pierre-François Brevet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-François Brevet, Serge Huant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Treussart, Lionel Canioni

Mots clés

Mots clés contrôlés

Luminescence

Microscopie confocale

Nanoparticules

Mots clés libres

Microscope

Confocal

Nanoparticules

Resolution

Champ lointain

Microscope

Resolution

Confocal

Nanoparticles

Far field

Résumé

L’étude des propriétés luminescentes de nanoparticules permet d’accéder à des informations sur les mécanismes élémentaires liés à cette luminescence. À l’instar de ce qui a été fait pour les semiconducteurs (effets de confinement quantique par exemple), nous souhaitons étudier l’influence de paramètres tels que la taille ou la composition de nanoparticules isolantes sur leur luminescence. Pour cela il fallait créer un outil polyvalent capable d’exciter efficacement ces particules, d’en effectuer des images luminescentes et enfin d’en faire la spectroscopie. Le microscope confocal chromatique élaboré dans le cadre de mon travail de thèse et hébergé au sein de Nanoptec est à même de remplir ces objectifs : longueur d’onde d’excitation accordable allant de l’UV dur (210 nm) à l’IR (près de 1 μm), résolution spatiale de l’ordre du μm (permet l’étude de particules assez espacées), aspect confocal permettant d’isoler spatialement la luminescence de l’objet étudié, système de détection capable d’isoler spectralement cette luminescence... Cet outil a permis des collaborations diverses avec des équipes au sein et hors du laboratoire, comme la cartographie spatiale de la répartition de dopants dans des fibres laser, l’évaluation des inhomogénéités lumineuses au sein de matériaux céramiques, la mesure de dispersion spatiale de nanoparticules dans des plastiques... Le microscope confocal achromatique nous sert également à étudier plus fondamentalement les effets de la puissance d’excitation sur les propriétés luminescentes de nanoparticules de tailles et de compositions diverses.

Studying luminescent properties of nanoparticles leads to informations about elementary mechanisms connected to the luminescence. As it has been done for semiconductors (quantum confinement effect for instance), we want to evaluate the influence of parameters like size or composition of insulating nanoparticles on their luminescence. In this purpose, we had to develop a versatile tool, able to efficiently excite these particles, then perform their image and their spectroscopy. The achromatic confocal microscope built during my phD work and hosted in the Nanoptec center is able to fill these aims : tunable wavelenght from deep UV (210 nm) to IR (about 1 μm), spatial resolution of about 1 μm (enables us to work on sufficiently separated particules), confocal aspect leading to a spatial isolation of the studied object luminescence, detection system able to spectrally select this luminescence... We made various collaborations with teams in and out of the laboratory, such as spatial cartography of dopant distribution in laser fibers, evaluation of optical inhomogeneities amidst ceramics, spatial dispersion measurements of nanoparticles in plastics... The achromatic confocal microscope is also helpful for a better understanding of excitation power effects of luminescent properties of various sizes and compositions nanoparticles.