Principe du microscope acoustique à balayage
Microscopie acoustique

Alors que nous disposons de détecteurs pour enregistrer un flux lumineux provenant d’un objet, il n’existe pas de récepteurs acoustiques analogues à l’œil ou à la plaque photographique pour fixer l’image acoustique sur un support.

On a donc cherché différents artifices de transcription, ce qui a conduit au système actuel qui s’inspire en partie du microscope électronique à balayage.

• Dans son principe de base, le microscope acoustique comprend un générateur d’ultrasons, constitué par un transducteur piézoélectrique, qui convertit un signal électrique incident en signal acoustique. Les fréquences f en acoustique correspondent à des longueurs d’onde λ de l’ordre du micromètre, compte tenu de la vitesse v des ultrasons, qui est de l’ordre de plusieurs milliers de mètres par seconde (λ = v / f). Il s’ensuit que la résolution spatiale maximale atteinte, du fait de la limitation par la diffraction, est de l’ordre d’une fraction de longueur d’onde. Cette résolution s’obtient en interposant entre la source d’ultrasons et l’objet un moyen de focalisation (lentille acoustique dans la grande majorité des dispositifs disponibles).

• En optique, une lentille est constituée d’un dioptre sphérique séparant deux milieux d’indices de réfraction (c’est-à-dire de vitesses de propagation d’ondes électromagnétiques) différents. En acoustique, un tel dioptre est réalisé en utilisant deux matériaux dont, cette fois, le rapport des vitesses acoustiques avoisine la dizaine. Ainsi, le barreau de saphir constitue le premier milieu (le plus rapide) et comporte, sur la face plane opposée à celle du transducteur, un petit dioptre sphérique creusé et poli d’un diamètre de l’ordre d’une centaine de µm. Les ultrasons ne se propageant pas dans l’air à ces fréquences (~ 1 GHz), le deuxième milieu sera liquide, afin d’assurer le couplage acoustique avec l’objet.

  Le rôle de ce liquide de transmission est capital : le choix de ses caractéristiques (vitesse et atténuation) est lié à la nature (céramique, métallique, polymère, biologique) des phases constituant l’échantillon, et de ce choix dépendent la résolution et la profondeur de pénétration. Tout naturellement, les premières investigations ont commencé avec l’eau, qui présente un grand...