The digital microscope

Continua, con questo articolo, la presentazione di alcuni brevi articoli, adatti ai neofiti della microscopia. Buona lettura.

 

LA NASCITA DEL CCD

 

Nel 1969 all’interno dei laboratori della Bell a Murray Hill nel New Jersey. i fisici George Elwood Smith e Willard Sterling Boyle, basandosi sull’effetto foto-elettrico, crearono un circuito semiconduttore adatto al cosiddetto “Imaging.  Era nato il CCD (Charge Coupled Device).

Negli anni successivi il CCD e il CMOS rappresentarono il sistema prediletto per l’acquisizione delle immagini non solo nella comune fotografia classica ma anche nella microscopia.

 

IL PRIMO MICROSCOPIO DIGITALE

 

Il microscopio digitale è uno strumento che consente di osservare un oggetto ingrandito attraverso il monitor di un computer (o un display in dotazione al microscopio)
La differenza principale rispetto a un classico microscopio è che nei modelli piu’ economici non esiste l’oculare dato che l’oggetto che si vuole osservare sarà direttamente visualizzato sul monitor. Esistono poi modelli piu’ costosi dotati anche di torretta binoculare e di un sistema di visualizzazione con display integrato.

 

Un’altra caratteristica molto importante è la facilità di ottenere fotografie e riprese video, senza l’utilizzo di raccordi o adattatori per le fotocamere digitali.

Proprio per questo motivo il microscopio digitale è uno tra gli strumenti didattici piu’ utilizzati nelle scuole di tutto il mondo, oltre che un valido strumento di lavoro, dato che esistono microscopi digitali di forme particolari che consentono, ad esempio, di perlustrare le tubature oppure spazi difficilmente ispezionabili con sistemi classici.

Oltretutto, un microscopio digitale compatto che consenta di ingrandire sino a 200X è offerto a prezzo alquanto favorevole sia per lo studente sia per l’appassionato che intende entrare nel mondo della microscopia.

 

 

I COMPONENTI DI UN MICROSCOPIO DIGITALE

 

Sarebbe molto difficile descrivere totalmente gli innumerevoli modelli di microscopio digitale disponibili in commercio, tuttavia è possibile analizzare concisamente i componenti che lo costituiscono

SENSOR
Come anticipato, i sensori attualmente utilizzati sono il CCD (Charge Coupled Device) e il CMOS ( Complementary Metal Oxide Semiconductor).  Entrambi sono composti da minuscoli pixel in grado di rilevare la luce. Il numero dei pixel presenti in un sensore definisce la “risoluzione” di un microscopio e quindi la qualità delle immagini ottenuti. Maggiore sarà il numero dei pixel e migliore saranno le immagini, anche se sarà necessario verificare la dimensione del sensore. Troppi pixel al suo interno, potrebbero creare del rumore elettronico e vanificare la qualità delle immagini ottenute.

 

IL SUPPORTO DEL MICROSCOPIO DIGITALE

Solitamente è un piccolo cavalletto o stativo su cui è fissato il microscopio digitale. I modelli piu’ piccoli possono anche essere sostenuti con la mano per scandagliare zone ampie, oppure restare appoggiati allo stativo per l’analisi di oggetti come monete, insetti e altro ancora.

 

L’OTTICA DEL MICROSCOPIO DIGITALE

È ovviamente la parte essenziale di un microscopio. Consente di focalizzare sul sensore il fascio di luce che “genera” l’immagine e che poi sarà trasferita sullo schermo del computer o sul display integrato.  Sono quasi sempre ottiche specifiche per un determinato strumento, soprattutto perché esistono differenti microscopi digitali per differenti utilizzi. Genericamente posso confermare che esistono due tipi di ottiche per i microscopi digitali: quelle fisse e in tal caso si dovrà allontanare il microscopio dall’oggetto o viceversa e quelle mobili che consentono di regolare la messa a fuoco tramite un sistema di traslazione verticale.

 

L’ILLUMINAZIONE NEL MICROSCOPIO DIGITALE

Il sistema di illuminazione di un microscopio digitale è solitamente installato intorno all’ottica, questo consente di illuminare facilmente il campione che si vorrà analizzare. Abitualmente si impiega una illuminazione a LED che oltre ad essere economicamente conveniente, consente l’analisi della radiazione luminosa UV. Questo genere di illuminazione, inoltre, è abbastanza compatta, consuma poca energia e consente una buona emissione della luminosità.

Strumenti digitali piu’ evoluti fanno uso di LED ad alta potenza che riducono il numero dei componenti oltre a migliorare l’illuminazione del soggetto inquadrato.
Sono spesso alimentati da una porta USB e talvolta anche senza essere autonomamente alimentati con le batterie ricaricabili.

 

PROS AND CONS

Come avrete compreso, il microscopio digitale è molto semplice da utilizzare. Si collega direttamente a una porta USB, talvolta si deve installare un software di gestione ma poi si è pronti per osservare.
Le sue dimensioni, spesso discrete, lo rendono perfetto per l’utilizzo con un Notebook anche per le analisi e la divulgazione sul campo.

Anche i costi sono molto interessanti: un piccolo microscopio digitale economico si può acquistare per quaranta cinquanta euro, ovviamente esistono modelli di alta qualità disponibili a un prezzo superiore. Strumenti di fascia superiore sono perfetti per l’utilizzo nelle scuole superiori e nelle università.

Per quando riguarda i difetti, il microscopio digitale pecca di profondità di campo, è infatti perfetto per osservare le superfici o gli oggetti piatti ma sarà necessario focalizzare punti differenti per analizzare con soddisfazione una roccia. Per fortuna, tra le impostazioni dedicate alla elaborazione delle immagini esiste, quasi sempre, nel software in dotazione la possibilità di unire automaticamente varie immagini ottenute a distanze focali differenti per ottenere la profondità di campo desiderata.

 

I SETTORI DI UTILIZZO DEL MICROSCOPIO DIGITALE

Sono innumerevoli, dallo studio dei vegetali a quello dei minerali, della elettronica e meccanica, sino ad arrivare alla numismatica e all’analisi di banconote e carta stampata.

 

THANKS

Thank you Phenix Optics CO Ltd, una delle maggiori produttrici mondiali di microscopi e componenti elettronici, per aver cortesemente fornito le immagini a corredo di questo articolo