Chamot, el padre de la microscopía química, consideraba el microscopio un instrumento tan necesario en un laboratorio como una balanza. Hace poco lei que otro microscopista consideraba el microscopio “the man´s noblest, supreme and most far-reaching tool”.
Estoy de acuerdo. El microscopio es uno de los instrumentos creados por el hombre mas influyentes, nobles y decisivos. Desde el invento del primer microscopio óptico hasta los modernos AFM, el microscopio ha configurado nuestra realidad. Una revolución no bien considerada como tal, el momento en el que el hombre aprendió a ver lo pequeño, paradogicamente, comenzó a crear un modelo del mundo.
Quizá ese aprecio por tan hermoso instrumento es lo que haga que me joda tanto que la gente llame “lupa binocular” al microscopio mas usado, pero el menos respetado: el estereomicroscopio.
Bien, aclaremos conceptos…esto es una LUPA:

Y esto es una LUPA BINOCULAR:

Y esto, por fin, es un ESTEREOMICROSCOPIO (EM), que no una lupa.

El EM se denomina asi porque esta formado por dos microscopios completos montados en paralelo. Asi se pueden observar objetos tridimensionales manteniendo la sensacion de volumen. En concreto, el modelo de la foto es un Zeiss Discovery V8. El diseño de este EM se denomina CMO (common main objective). Esto es porque en lugar de disponer de dos objetivos, tiene un solo objetivo de gran diametro para los dos canales visuales. Este diseño tiene otra particularidad: el cuerpo central contiene curiosamente dos telescopios, basados en el diseño de Galileo. Por eso a este tipo de microscopios se les llama tambien Galileanos.

Uno de los factores mas importantes a la hora de escoger un EM es, por supuesto, la óptica. Esta debe ser impecable y nos permite numerosas opciones. Normalmente los principiantes o la gente que desconoce el microscopio lo primero que pregunta es por el aumento. El aumento es lo menos importante, porque no se trata de conseguir grandes aumentos, sino el aumento adecuado a nuestro uso del instrumento.

Quiza el factor mas importante es la apertura numerica (NA). Hace un siglo, la NA se consideraba un indicador directo de calidad de la óptica. Actualmente la situacion no es tan simple, pero sigue siendo un factor fundamental a considerar. La apertura numerica es simplemente el seno de 1/2 de la apertura angular del objetivo multiplicado por el indice de refracción del medio (aire tiene un indice de refraccion aproximadamente 1). Entonces, el valor teorico maximo de la NA es 1. Los objetivos mas potentes de los microscopios biológicos alcanzan valores de 0.95 de apertura numérica.

A mayor apertura numerica, mayor entrada de luz por el objetivo. Es decir, un objetivo de mayor NA produce una imagen mas brillante al mismo aumento que un objetivo de menor NA. Los objetivos de menor calidad suelen tener aperturas numericas inferiores y esto hace que produzcan imagenes oscuras a aumentos altos. Asi, si queremos alcanzar mayor aumento, debemos aumentar la NA del objetivo.
Por ejemplo: usando exactamente el mismo equipo fotografico y el mismo adaptador, un equipo Motic K401 (diseño CMO) con un objetivo Plan 1X, requiere un tiempo de exposicion de la cámara de 1/4 de segundo con una iluminancia del objeto de 5000 lux. Con la misma luminancia, el Zeiss Discovery con un objetivo Plan 1X al mismo aumento nominal (25x) y en las mismas condiciones requiere un tiempo de exposicion de 1/60 de segundo. El menor tiempo de exposicion disminuye el ruido en la cámara y mejora la calidad fotográfica. Y mejora el aumento nominal. El equipo Motic a 50x produce imagenes demasiado oscuras, no válidas para fotografía debido a la perdida de color y brillo, en tanto que el Zeiss produce imagenes suficientemente iluminadas a 80x, aumento nominal maximo del equipo V8 con un objetivo Plan 1X.

Otro factor esencial ligado a la apertura numerica es el poder de resolución (D) del objetivo. Esto es, la capacidad para distinguir entre puntos o lineas separadas una distancia determinada. Si la distancia entre dos puntos o lineas es inferior al poder de resolucion, estas aparecerán borrosas.
El poder de resolucion se mide en unidades de espacio, siendo

D=longitud de onda de iluminacion/2xNA

Asi, si la apertura numerica del objetivo es 0.25 y la longitud de onda de iluminacion es 550 nm (valor medio en la iluminacion de un EM), el poder de resolución es 1,1 micras. Esto es, el objetivo puede resolver dos puntos separados 1,1 micras, apareciendo borrosos los detalles de tamaño inferior.
Es facil ver entonces que a mayor poder de resolución, mayor detalle en las imágenes y mayor nitidez. Esto no es asi exactamente, pero en igualdad de condiciones (sistema fotografico, adaptadores…) el objetivo de mayor poder de resolución dará las mejores imágenes.

Veamos un resultado práctico:
aqui van imagenes de una muestra de wulfenita (cristales amarillo-anaranjados) y barita (cristales tabulares blancos) de China. Las imagenes obtenidas con un equipo Motic k-401 al maximo aumento nominal válido para obtener imagenes (25x) y con un sistema de fotografia dado.

y otra mas

Y estas obtenidas con un equipo Zeiss Discovery, de mayor apertura numerica en sus objetivos

otra mas

La ventaja de un objetivo de mayor apertura numérica es que permite alcanzar mayores aumentos, en virtud de su mayor poder resolutivo:

imagen a 50x nominales

Imagen a 80x nominales.

Observese que el equipo Zeiss proporciona imagenes mas “naturales” y con un color mas proximo al color real de la muestra. Teniendo en cuenta que se usa el mismo equipo fotografico y ajustado de la misma manera. La fidelidad en el color obtenida con el equipo Zeiss es debida a una mejor corrección de la aberración cromática, un efecto producido por la refracción de la luz en las lentes. La muestra utilizada se ha tomado asi a proposito: multitud de detalles, cristales pequeños que generan numerosos brillos espurios, efectos de refraccion, problemas de contraste. Esta muestra “dificil” resalta los defectos del instrumento, como por ejemplo las evidentes aberracciones observadas sobre todo en las imagenes tomadas con el equipo Motic.

Ahora podréis observar de modo mas dramático el efecto de la calidad óptica y la apertura numérica. Si tomamos la misma muestra y tratamos de obtener la mejor imagen posible con dos microscopios de diseño óptico similar pero con diferente apertura numérica y diferente calidad óptica…¿que ocurrirá?. Observadlo vosotros mismos: En las imágenes veis la misma muestra, un cristal de pirargirita de Hiendelaencina, fotografiado con un Motic K401 y con un Zeiss Discovery V8.

Cristal de pirargirita visto con el microscopio Motic
El mismo cristal de pirargirita visto con el microscopio Zeiss Discovery. Hasta yo me quedo impresionado al ver la diferencia. 

Concluyendo: a la hora de escoger un estereomicroscopio, buscar la mayor apertura numerica, tanto de objetivos como de los telescopios del cuerpo central. Esta apertura numerica mayor es decisiva al ir incrementando los aumentos, si bien en las zonas de menor aumento no es tan aparente el efecto, prevaleciendo otros factores a la hora de obtener una imagen aceptable.
Para saber mas acerca de la compra de un estereomicroscopio, ver “cómo comprar un estereomicroscopio”

9 Comments

  1. Me aterrorizaria saber tantas cosas… me consuela saber que “estas cansado de ser fuerte y que lo que te gustaria es tumbarte en un rincon fresco y oscuro, donde oigas la brisa agitar las hojas de los arboles y cantar felices a los pajaros”… suena a una debilidad de mucha fortaleza.

  2. Hoy me entregaron los resultados de mis exámenes: diabetes mellitus (eso ya lo sabía en madrid), colesterolemia, triglicerolemia e hipertensión: vamos, que sentenciado a muerte sino no paro de comer como un cerdo, de fumar como un poseso y vivir por sobre mis posibilidades físicas (incluidads las económicas). Oye, que si te vas, que dejes las señas… así nos entretenemos conversando todo el resto de lo que dure la historia… para los otros. saludos.

  3. Pingback: Cómo comprar un estereomicroscopio: Sistema Greenough vs. CMO | Noticias de un Espía en el Laboratorio

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