prisme de Nomarski

Un prisme de Nomarski est un élément optique biréfringent utilisé en microscopie à contraste interférentiel différentiel (DIC) pour diviser la lumière non polarisée en deux états de polarisation orthogonaux avec un décalage spatial contrôlé. C'est une variante du prisme de Wollaston, composé de deux cales de calcite ou de quartz cimentées, taillées à un angle spécifique par rapport à l'axe optique. Lorsque la lumière le traverse, elle émerge sous forme de deux faisceaux cohérents séparés de quelques micromètres, latéralement déplacés mais se propageant dans la même direction.

L'appareil tire son nom de Nomarsky (souvent orthographié Nomarski), qui a affiné la conception pour les applications de microscopie dans les années 1950. Contrairement à un prisme de Wollaston standard, qui produit une séparation de faisceau plus grande adaptée à la polarimétrie, la configuration de Nomarski crée une distance de cisaillement beaucoup plus petite, généralement de 0,1 à 1 micromètre selon la taille du prisme et la longueur d'onde. Cet espacement étroit est essentiel pour le DIC, où les deux faisceaux se recombinent après avoir traversé l'échantillon et interfèrent pour produire un contraste à partir de différences de chemin optique minimes.

Les prismes de Nomarski sont sensibles à la température et aux contraintes mécaniques car leur biréfringence dépend de l'indice de réfraction, qui varie avec les fluctuations thermiques. Les spécimens de haute qualité utilisent des conceptions cimentées avec des coefficients de dilatation adaptés pour minimiser la dérive sur la plage de fonctionnement. Le prisme doit être précisément orienté par rapport à l'ouverture du condenseur et à l'analyseur du microscope; un désalignement de quelques degrés seulement dégrade le contraste de l'image. Certains systèmes incluent un compensateur ou une lame d'onde pour affiner la phase relative des deux faisceaux interférents.

Utilisation en microscopie et au-delà

En microscopie à lumière transmise, le prisme de Nomarski est placé entre la source lumineuse et le condenseur, ou entre l'échantillon et l'objectif, selon la conception optique. Il permet la visualisation de structures biologiques non colorées et transparentes et de films minces avec un contraste net et une excellente coupe optique. Cela le rend précieux pour l'imagerie de cellules vivantes, où la fluorescence ou la coloration seraient perturbatrices. La technique fonctionne également en science des matériaux pour l'inspection de revêtements minces, de défauts cristallins et de polymères transparents.

La principale limitation est que le DIC fonctionne mieux avec une lumière cohérente et collimatée et nécessite une préparation minutieuse de l'échantillon. Les échantillons épais ou opaques diffusent excessivement la lumière, détruisant le signal d'interférence. Les prismes de Nomarski peuvent être endommagés par un choc mécanique ou une immersion dans des solvants incompatibles; ils sont généralement stockés au sec et manipulés uniquement par les bords de leur monture. Les prismes de remplacement sont coûteux et doivent être adaptés au grossissement et à la plage de longueurs d'onde du microscope, de sorte que la réparation signifie souvent le renvoi de l'ensemble du module optique au fabricant.