Microscopie interférentielle pour imagerie tridimensionnelle à très haute haute résolution : application à la topographie et à l'imagerie dans les milieux diffusants
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis presents the results obtained in two domains of application of interference microscopy. The main focus of study is the instruments them-selves, where the same experimental setup is used whatever the application. It is based on a Michelson interferometer with microscope objective in each arms (Linnik). The interference images are formed on a CCD camera. An original multiplexed lock-in detection is performed in parallel on all the pixels of the CCD, enabling signal extraction. It is possible to obtain interference image at a rate of up to 50 Hz. The successive generations of microscope and their performances are presented here. The first application is three (three-dimensional imagery of surfaces like micro-electronic components. The aim is to obtain high resolution topographies. We use here the phase of the interference signal. We have obtained vertical resolution close to few hundred picometers, with lateral resolution close to 1 micron. The second application is tomographic imagery inside biological tissues with one micron resolution three dimensions. The depth selection is achieved by the very short temporal coherence of the light source (OCT technique: Optical Coherence Tomography). A micronic resolution has been obtained, equivalent to the resolution obtained with the best current OCT setup in the world. High resolution images of various biological tissues, plant and animal, are presented. Many perspectives of this technique are presented in domains such as optical component imagery or 3D optical data storage.
Abstract FR:
Ce travail de thèse présente les résultats obtenus dans deux domaines d'application de la microscopie interférentielle. Le fil conducteur de cette étude reste les instruments développés qui, quelque soit l'application, emploient le même dispositif expérimental. Celui-ci est basé sur un interféromètre de Michelson avec un objectif de microscope dans chacun des bras (Linnik). Les images d'interférences sont formées sur une caméra CCD. Une chaîne de détection synchrone multiplexée sur l'ensemble des pixels de la caméra assure l'extraction du signal d'interférences. On peut ainsi obtenir des images d'interférences à une cadence maximale de 50 Hz. Les générations successives de microscopes développés pendant ce travail sont présentées ainsi que leurs performances. La première application visée est l'imagerie tridimensionnelle de surfaces d'objets tels que des composants microélectroniques. Le but est d'on obtenir la topographie à haute résolution. On utilise ici l'information de phase du signal d'interférences. On a pu ainsi obtenir une résolution verticale de quelques centaines de picomètres, en conservant un résolution latérale de l'ordre du micron. La seconde application porte sur l'imagerie de plans de coupe (tomographique) à l'intérieur de tissus biologiques, à l'échelle du micron dans les 3 dimensions. La sélection en profondeur est assurée par la faible cohérence temporelle de la source lumineuse (technique OCT: Optical Cohérence Tomography). Une résolution micrométrique a été obtenue amenant ce système au niveau de résolution des meilleurs systèmes mondiaux actuels. Des images à hantes résolutions de différents tissus biologiques, végétaux et animaux sont présentées. Un certain nombre de perspective nouvelles sont également à l'étude pour l'imagerie de composants optiques multicouches ou le stockage tridimensionnel de l'information.