Come scegliere un microscopio

Microscopio ottico Carl Zeiss Microscopy

I microscopi si dividono in due categorie principali: i microscopi ottici e i microscopi elettronici.

La differenza principale tra microscopi ottici ed elettronici risiede nella sorgente adoperata per illuminare il campione da osservare, chiamato anche preparato. Dal sistema adoperato per indagare il campione dipende a sua volta la qualità dell’immagine (ingrandimento, colore oppure bianco e nero).

Nei microscopi ottici il preparato, posto su un vetrino, viene attraversato da raggi luminosi:

• La risoluzione è dell’ordine di 200 nanometri e permette, ad esempio, di osservare una cellula, ma non dettagli di dimensioni inferiori.

Nel caso dei microscopi elettronici, invece, il preparato viene attraversata da un fascio di elettroni:

• L’ingrandimento è maggiore, ma l’immagine fornita è in bianco e nero.
• I colori, tuttavia, possono essere aggiunti digitalmente in un secondo tempo.

Microscopio elettronico Jonel

I microscopi elettronici, a loro volta, si suddividono in microscopi a scansione e a trasmissione.

• Microscopio a scansione (MEB) :
  • Emette elettroni che scansionano la superficie del preparato.
  • La risoluzione, molto elevata, va da 0,4 a 20 nanometri.
  • L’immagine appare in rilievo, il che permette di studiare la struttura e la forma del campione.
  • Il microscopio a scansione viene utilizzato principalmente negli istituti di ricerca biologica dove serve a determinare la forma di cellule ed organi.
  • Può costare tra i 150.000 e un milione di euro.

• Microscopio a trasmissione (MET) :
  • Emette elettroni che passano attraverso il preparato.
  • Permette di ottenere un’immagina che rappresenta il campione in maniera estremamente dettagliata.
  • Viene utilizzato in biologia cellulare perché è l’unico modo per ottenere immagini accurate dell’interno di una cellula.

Un microscopio ottico andrà scelto in funzione dei campioni da osservare. Per prima cosa, sarà necessario scegliere tra microscopi convenzionali e invertiti.

Microscopi convenzionali:

• La sorgente luminosa si trova sotto il campione, il quale, di conseguenza, viene osservato dall’alto.
• Il microscopio convenzionale viene utilizzato per l’osservazione e l’ingrandimento dei campioni su vetrino.

Microscopi invertiti:

• La sorgente luminosa si trova sopra il campione, mentre le lenti sono sotto di esso.
• I microscopi invertiti vengono utilizzati per l’osservazione di cellule coltivate in vitro e permettono di ispezionare oggetti spessi o posti in capsule di Petri.

I microscopi, inoltre, possono essere anche monoculari o binoculari.

Microscopio monoculare Optika Srl

Microscopio monoculare:

• L’osservazione viene effettuata con un solo occhio.
• È economico.
• Non è particolarmente comodo e non si presta quindi ad un’osservazione prolungata.

Microscopio binoculare ATM

Microscopio binoculare:

• L’osservazione viene effettuata con entrambi gli occhi contemporaneamente, il che riduce l’affaticamento oculare e dei muscoli del viso.
• È adatto per un uso prolungato.
• È utilizzato anche per l’osservazione stereoscopica, che permette di percepire la profondità del campione.

Microscopio trinoculare EchoLAB

Microscopio trinoculare:

• L’osservazione viene effettuata con entrambi gli occhi.
• Una telecamera è fissata sulla parte superiore del microscopio per filmare e registrare le osservazioni.
• Il microscopio trinoculare è destinato principalmente a utilizzatori esperti.
• È molto costoso.

Microscopio digitale Keyence

Microscopio digitale:

• È dotato di uno schermo LCD che permette a più persone di osservare contemporaneamente l’immagine fornita dal microscopio.
• Il suo utilizzo è particolarmente confortevole proprio perché l’osservazione viene fatta via schermo.
• Il livello d’ingrandimento è elevato, il che permette di osservare in dettaglio il campione.
• L’immagine fornita è molto accurata rispetto a quella di altri modelli.
• Permette di fotografare e filmare il campione durante l’osservazione.
• Molto costoso, il microscopio digitale è utilizzato principalmente in laboratorio.

Oculare Huygens:

• È un sistema ottico semplice.
• È facile da usare ed economico.
• È adatto per i principianti.
• Il suo campo di osservazione è limitato ed offre quindi un comfort di visione minore.

Oculare a grande campo:

• Il campo di ispezione è maggiore e maggiore è anche la sua facilità d’uso.
• Il sistema ottico è di migliore qualità, ma il prezzo d’acquisto più alto.

Oculare micrometrico:

• Consente di misurare le dimensioni dei campioni osservati e quindi di effettuare confronti.
• Può essere utilizzato insieme ad altri dispositivi, ad esempio insieme ad un micrometro oggetto.
• È destinato principalmente ad utilizzatori esperti che desiderano osservare un campione in maniera approfondita.

La testa del microscopio è la parte superiore del dispositivo, ossia quella a cui sono fissati gli oculari, e può essere dritta o inclinata.

Testa dritta:

• Nei microscopi che hanno questo tipo di testa il tavolino portacampioni, detto anche ripiano porta-vetrino, è generalmente fisso. Per la messa a fuoco, di conseguenza, è l’utilizzatore a dover spostare e regolare la posizione della testa del microscopio.
• La testa dritta è una caratteristica tipica dei microscopi monoculari.
• Poiché il loro utilizzo non è particolarmente confortevole, i microscopi a testa dritta sono più riservati a un uso occasionale.

Testa inclinata:

• I microscopi a testa inclinata sono dotati di un tavolino traslatore mentre la testa del microscopio è fissa.
• Sono più costosi ma il loro utilizzo è più confortevole.
• Sono destinati a persone che usano  il loro apparecchio frequentemente e per periodi di tempo lunghi. Sono più ergonomici e quindi più adatti ad un uso professionale.

La scelta di un obiettivo di qualità è essenziale per ottenere un buon ingrandimento dell’immagine senza che ciò generi delle deformazioni.

Di conseguenza, il principale criterio di scelta sarà proprio il livello di ingrandimento desiderato. Esistono tre livelli di ingrandimento:

• ingrandimento basso (da x1 a x10)
• ingrandimento medio (da x10 a x40)
• ingrandimenti elevato (superiore x40)

La lente deve inoltre fornire un’immagine accurata del campione osservato e correggere i difetti dei sistemi ottici, noti anche come aberrazioni ottiche.

Esistono due tipi di aberrazioni ottiche: le aberrazioni cromatiche e le aberrazioni geometriche (o monocromatiche).

Aberrazione cromatica:

• L’aberrazione cromatica è un difetto cromatico che risulta dalla decomposizione della luce bianca in diversi colori.
• Questo fenomeno, dovuto alla diversa lunghezza d’onda dei colori e al loro diverso valore refrattivo, si manifesta come un difetto di formazione dell’immagine, che appare sfocata.
• Gli obiettivi acromatici compensano questa aberrazione e forniscono un’immagine nitida.

Aberrazione geometrica:

• L’aberrazione geometrica dipende da parametri geometrici (angolo di campo, posizione della pupilla) e incide sulla capacità del microscopio di distinguere i dettagli.
• In caso di aberrazione geometrica, più precisamente, l’immagine fornita dalla lente è deformata.
• Gli obiettivi planacromatici sono progettati per rimediare a questo problema e, oltre a fornire un’immagine piana, compensano anche l’aberrazione cromatica.

Montaggio e controllo qualità:

• I microscopi destinati all’assemblaggio e al controllo qualità sono utilizzati per ispezionare i materiali e i prodotti finiti.
• Spesso questi microscopi sono dotati di un display che permette a più persone di osservare l’immagine contemporaneamente.

Ispezione elettronica:

• Dotati di un ingrandimento fino a x400, i microscopi stereoscopici consentono di osservare oggetti come i circuiti stampati o i pezzi in lavorazione e di individuare eventuali difetti di fabbricazione.

Misurazione:

• I microscopi di misura sono utilizzati per realizzare misurazioni senza contatto su un campione. Grazie ad una lente telecentrica, questo microscopio fornisce un’immagine perfettamente piatta, ideale per misure dimensionali. L’estrema precisione del ripiano, inoltre, permette a sua volta di muovere il preparato con grande precisione.
• Fornisce misurazioni accurate e affidabili sugli assi X, Y e Z.
• È particolarmente adatto alle misurazioni di precisione.

Metallurgia:

• I microscopi metallurgici sono progettati per ispezionare materiali lucidi, piatti e/o riflettenti.
• Offrono un ingrandimento maggiore rispetto ai microscopi stereoscopici.

Geologia:

• I microscopi polarizzatori, noti anche come microscopi a luce polarizzata, rivelano la composizione chimica di molti materiali organici e inorganici.
• Vengono frequentemente utilizzati per studiare i minerali contenuti in sezioni sottili di roccia.
• Altri materiali osservabili con i microscopi polarizzatori sono il cemento, la ceramica, i polimeri, le molecole cristalline, l’amido e il legno.

Laboratori e ospedali:

• I microscopi biologici sono utilizzati principalmente in laboratorio per esaminare campioni biologici a fini di ricerca o diagnostici.
• Questi microscopi, in cui la sorgente luminosa si trova sempre sotto il tavolino porta-preparati, vengono utilizzati per osservare campioni che lasciano passare la luce, come ad esempio cellule ematiche e batteri.