Microscopes de mesure
Les microscopes de mesure sont utiles pour déterminer les dimensions des caractéristiques d’un échantillon. Ils sont essentiels pour un contrôle de qualité efficace, l’analyse des défaillances et la recherche et le développement (R&D).
Les performances de l’optique, de la platine, de l’éclairage et des accessoires déterminent la capacité du microscope à effectuer des mesures précises à l’échelle macroscopique (>0,2 mm), mésoscopique (~10 µm à 0,2 mm) ou microscopique (~0,3 µm à 50 µm).
Les mesures peuvent être effectuées manuellement, de manière traditionnelle, à l’aide d’un réticule dans les oculaires. Cependant, à l’heure actuelle, de nombreux utilisateurs effectuent des mesures numériques à l’aide d’une caméra de microscope, d’un moniteur et d’un logiciel. En savoir plus sur les microscopes de mesure Leica ci-dessous.
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Pourquoi utiliser un microscope pour effectuer des mesures ?
Un microscope permet de mesurer rapidement et avec précision les caractéristiques et les structures d’un échantillon. Cette capacité est utile dans de nombreux domaines tels que les sciences de la vie et des matériaux, le contrôle de qualité, l’analyse des défaillances, la recherche et le développement, etc. En outre, la microscopie numérique permet d’enregistrer et de partager efficacement les données de mesure.
Comment mesurer la taille des caractéristiques d’un échantillon à l’aide d’un microscope ?
Par le passé, la taille des caractéristiques d’un échantillon était mesurée manuellement dans les oculaires à l’aide d’un réticule et d’une règle. Aujourd’hui, ces mesures sont souvent effectuées de manière numérique à l’aide d’une caméra de microscope, d’un moniteur et d’un logiciel.
Comment la résolution diffère-t-elle du grossissement ?
En microscopie, la résolution est la capacité à distinguer les caractéristiques ou les structures de l’échantillon qui sont proches les unes des autres. Une résolution plus élevée offre un meilleur pouvoir de résolution et une visualisation claire des détails les plus fins. Le grossissement est l’agrandissement des structures de l’échantillon telles qu’elles apparaissent sur l’image d’un microscope. Il s’agit du rapport entre la taille d’une structure dans l’image et sa taille réelle.
Défis à relever lors des mesures au microscope
Les mesures effectuées à l’aide de microscopes peuvent poser certains problèmes :
- La microscopie optique fournit principalement des mesures en 2D
- Les mesures effectuées à l’aide d’un réticule oculaire (non numérique) prennent beaucoup de temps et il est difficile d’obtenir une bonne précision
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Pour garantir la précision des mesures, il convient de procéder à un étalonnage adéquat à l’aide d’un étalon de mesure approprié
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La fiabilité et la reproductibilité des mesures dépendent des performances du microscope, de l’expérience de l’utilisateur et des méthodes de mesure définies
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En fonction de l’échelle requise pour les mesures, les utilisateurs doivent choisir l’optique adéquate avec la résolution, la caméra de microscope, le logiciel et les accessoires de microscope appropriés
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Les mesures en 3D sont possibles, mais elles prennent plus de temps et leur précision dépend fortement du grossissement
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Le grossissement du microscope avec des optiques fixes (par exemple, composées) est connu avec précision, mais avec des optiques zoom (par exemple, stéréo et numérique), il peut être nécessaire de le déterminer si l’optique n’est pas codée.
Facteurs à prendre en compte lors de la prise de mesures au microscope
Pour effectuer des mesures précises à l’aide d’un microscope, plusieurs facteurs importants doivent être pris en compte :
- Étalonnage : l’étalonnage du microscope a-t-il été effectué de manière appropriée ?
- Résolution : la résolution est-elle suffisamment élevée pour révéler les détails nécessaires ?
- Optique du microscope : l’optique est-elle corrigée pour les aberrations chromatiques et sphériques ainsi que pour la planéité de l’image ?
- Résolution en pixels de la caméra : La caméra du microscope a-t-elle la taille et le nombre de pixels appropriés ?
Mesures 2D de base
Lors de l’utilisation d’un microscope, des mesures 2D de base peuvent être effectuées à partir d’une image en direct ou enregistrée.
- Distances entre des points, des lignes ou des arêtes de formes géométriques.
- Aires de carrés, rectangles, cercles et ellipses.
- Angles entre des lignes d’intersection.
Mesures 3D avancées
La microscopie numérique permet même d’effectuer des mesures 3D avancées.
- Hauteurs des caractéristiques de l’échantillon, par exemple un composant d’une pièce industrielle.
- La mesure de la hauteur par microscopie optique nécessite une imagerie de pile en Z.
- La pile en Z peut être enregistrée plus précisément et plus facilement grâce à une solution de microscope motorisé.
Mesures automatisées
Pour plus d’efficacité et de fiabilité, les utilisateurs peuvent bénéficier de mesures automatisées avec le logiciel approprié.
Les mesures automatisées peuvent être adaptées aux besoins des utilisateurs afin d’analyser rapidement les propriétés géométriques et morphologiques des échantillons, c’est-à-dire les caractéristiques telles que les particules, les fibres, les pores, etc.
Dans le cas des alliages métalliques, l’analyse automatisée de la microstructure en termes de grains et de phases permet aux utilisateurs de gagner du temps.
Pour d’autres exemples de la manière dont l’analyse automatisée peut profiter aux applications métallographiques.
Foire aux questions sur les microscopes de mesure
Pour étalonner un microscope équipé d’une caméra numérique et d’un logiciel, utilisez un micromètre à platine ou une autre référence de mesure dotée d’une échelle précise. Suivez ensuite les étapes suivantes :
- Concentrez-vous sur l’échelle du micromètre ou de la référence
- Effectuez une mesure de distance le long de l’échelle
- Saisissez ensuite la valeur exacte de la longueur correspondante avec les unités correctes.
Afin de garantir des mesures précises au microscope :
- Assurez-vous que le microscope est correctement étalonné
- Utilisez des optiques de haute qualité corrigées des aberrations
- Concentrez-vous sur la zone d’intérêt de l’échantillon
- Choisissez l’éclairage approprié pour une visualisation claire
- Vérifiez que les mesures sont effectuées conformément aux normes ou standards acceptés.
En microscopie numérique, il n’y a pas d’oculaires et l’image est affichée sur un moniteur. Pour les mesures, l’objectif est un facteur majeur en termes de résolution et de grossissement. À plus faible grossissement, les optiques télécentriques deviennent cruciales. Pour un microscope doté d’une optique zoom plutôt que d’une optique fixe, le facteur de zoom est également important.
L’unité dépend de la taille des caractéristiques ou structures de l’échantillon à mesurer. Les unités de distance courantes sont le millimètre (mm), le micromètre (µm), voire le nanomètre (nm). Les unités de surface courantes sont le mm ou le µm au carré (mm2 ou µm2). Pour les angles, les degrés (°) sont utilisés de manière générale.
Les sources d’erreur courantes lors des mesures au microscope sont les suivantes :
- Étalonnage imprécis du microscope
- Aberrations optiques comme les aberrations sphériques ou chromatiques
- Mise au point incorrecte
- Éclairage inadéquat
- Échantillon à surface irrégulière
- Méthodes de mesure incohérentes
- Erreurs de l’utilisateur.
Tout d’abord, le microscope doit être soigneusement étalonné. Ensuite, il convient d’obtenir une image très nette de la région de l’échantillon présentant la caractéristique ou la structure d’intérêt, en utilisant un grossissement approprié. Différentes mesures standard peuvent être effectuées, telles que les longueurs des structures ou les distances entre elles, les surfaces et les angles.
Selon l’échelle de taille, différents microscopes sont utilisés. Pour les mesures nécessitant une grande précision à l’échelle macroscopique (mm ou cm), un stéréomicroscope ou un microscope numérique doté d’une platine capable d’effectuer des mouvements horizontaux et verticaux précis peut être utilisé. Pour les mesures à l’échelle microscopique (µm ou sub-µm), un microscope composé ou confocal de haute performance est une solution possible.
