Il microscopio a deviazione di lunghezza d’onda

[Enotria]

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La tecnologia dei LED è in continuo progresso ed ogni giorno le industrie creano nuovi prodotti che, a loro volta, permettono soluzioni che fino ad oggi erano impensabili.

Tipico è il caso della industria coreana SEOUL (http://www.seoulsemicon.com/), che ha recentemente messo in commercio il led a tecnologia composita PR-04.

Il nuovo led, con il controllo in corrente costante.

La sua caratteristica è quella di avere l’emissione di luce contemporanea su due diverse bande e con una bassissima tolleranza: una forte emissione ai limiti del ultra violetto, a 380 nm, unita ad una più debole emissione nel campo del visibile, un verde a 546 nm, proprio il colore a cui è più sensibile l’occhio umano !
La SEOUL ha poi messo a punto una complessa tecnologia, che permette alle due emissioni luminose di mantenere entrambe la stessa identica fase, ma naturalmente nessuna indiscrezione sul come lo si sia ottenuto è uscita dal costruttore, si sa soltanto che è stata ufficialmente brevettata a livello mondiale in tutti i suoi particolari progettuali.

Ma questa notizia, in sé, non sarebbe neppure tanto importante, se non fosse che tale componente rende finalmente possibile la costruzione di uno strumento che gli ottici da tempo sognavano: il microscopio a deviazione di lunghezza d’onda.

Tutti noi appassionati di microscopia sappiamo che la risoluzione massima ottenibile da un microscopio ottico dipende dalla lunghezza d’onda della luce, tanto che i più smaliziati osservatori che operano ai limiti del possibile, utilizzano per illuminare una luce blu intenso, ottenuta con il famoso filtro Kodak Wratten 50.
Il loro problema è che, a fronte di un netto miglioramento delle prestazioni ottiche, si ha una notevole complessità nella ripresa dell’immagine, dovuta alla quasi completa oscurità per il nostro occhio umano che, al contrario di un sensore CCD o CMos, nel blu intenso non riesce a vedere assolutamente nulla, figurarsi se illuminiamo con luce nettamente violetta.

Ora il problema è invece facilmente risolvibile con i led SEOUL mod. PR-04 in quanto, a livello ottico, una semplice griglia a diffrazione è sufficiente a separare i due raggi luminosi, inviando quello ai limiti del UV al sensore CCD e quello visibile verde, all’occhio dell’osservatore.

Schema semplificato del micro a diffrazione di lunghezza d'onda.

In questo modo tutti sono felici e contenti: al sensore CCD va una luce blu/violetta piuttosto potente, mentre alla visuale umana va l’immagine ripresa in luce verde, a cui l’occhio è molto sensibile.
L’uso di un simile microscopio è poi molto pratico in quanto noi vediamo il nostro soggetto in luce verde e possiamo così inquadrare e mettere a fuoco normalmente, l’immagine ripresa dalla fotocamera sarà invece in luce quasi UV, quindi con un notevole aumento della risoluzione.

Ma di quanto è questo miglioramento ?

Ricordando che la massima risoluzione ottenibile D è data da L : 2 x A.N. dove D e L sono espressi in micron (nm/1000), vediamo che utilizzando un normale obiettivo da 1,30 di A.N. con la luce verde, noi otteniamo una risoluzione massima di 0,210 micron. Se invece utilizziamo la luce blu/violetta del led PR-04, avremo una risoluzione di ben 0,146 micron, quasi il doppio !

Vediamo ora qualche nota costruttiva, utile per chi vorrà provarlo.

Nell’acquisto del led vi consiglio di prendere il PR-04 che è già dotato di controllo in corrente costante (vedi foto), il PR-03 è senza il controllo e costa un po’ meno, ma rischiate di bruciarlo, è piuttosto delicato. Il suo montaggio è convenzionale e va raffreddato con una opportuna alettatura.

Realizzazione del separatore con griglia a diffusione.

Per la lamina della griglia di diffrazione, è meglio non utilizzare DVD riciclati, dobbiamo essere sicuri dell’angolo di diffrazione. Consiglio pertanto l’acquisto della griglia standard da 1000 linee/mm, in questo modo l’angolo fra i due raggi luminosi rifratti è di 45° esatti. La potete trovare su eBay o direttamente da http://www.rainbowsymphonystore.com/dif ... ating.html
Piuttosto, conviene incernierare su un lato la griglia e rendere variabile la sua inclinazione, allo scopo di centrare meglio i raggi in uscita.

A causa dell’utilizzo di luce monocromatica, nella scelta del soggetto da esaminare è inutile utilizzare soggetti colorati, tanto noi li vediamo in verde e li fotografiamo in un bellissimo blu intenso. Vanno benissimo invece i soggetti difficili, come le classiche diatomee ed oggetti anche se semplici, ma di difficile rappresentazione, ad esempio cromosomi, componenti figurati del sangue, parassiti, ecc.

Lo strumento modificato con led e griglia.

Ed ecco che quello che per noi è una macchia informe, quasi nera, per il sensore della fotocamera appare come un blu intenso, luminoso e carico di informazioni, grazie ad una risoluzione quasi doppia.

Diatomea Stauroncis ripresa al microscopio modificato.

[Guido Gherlenda]

Complimenti
Ho appena ordinato una griglia da 500 linee

[Enotria]

Non preoccuparti, a me ne sono rimaste 4 da 1000, facciamo uno scambio.

[Guido Gherlenda]

Ho solo un dubbio: non è che la diversa lunghezza d'onda tra visuale e fotocamera comporti una diversa messa a fuoco?

Potresti darci qualche indicazione su dove trovare i led?

[Enotria]

Si, certamente.

Ma con questo microscopio, avendo la visione contemporanea sulle due lunghezza d'onda, hai sempre la visuale ottica come confronto, hai quindi un punto di riferimento.

No, mi sono spiegato da far schifo, da capo:
La differenza di messa a fuoco esiste, ma è una costante fissa che dipende dalle due lunghezze d'onda utilizzate. Basta allora che tu faccia un paio di prove con il tuo microscopio per sapere di quanto ti devi spostare dalla messa a fuoco ottica nella banda del verde per avere la messa a fuoco giusta nella banda del blu.
Quindi, metti a fuoco per gli occhi, giri la micrometrica di due tacche e scatti. A seconda del risultato, riprovi dando una differenza maggiore o minore finché non va a fuoco la foto.

Nel mio caso servono 5 tacche oltre la messa a fuoco visuale per mettere a fuoco esattamente per la foto.
Naturalmente tu devi rifare le prove perché la mia demoltiplica è diversa dalla tua.
Ma poi, una volta trovata la differenza, è sempre uguale.

Non so se mi sono spiegato, faccio fatica anch'io a capirmi da solo !

[Guido Gherlenda]

Ti sei spiegato benissimo, sono io un po' duro, nel mio caso, avendo il tubo per la fotocamera con possibilità di messa a fuoco, dopo aver fatto alcune prove, devo solo segnare la posizione, quando il binocolo è a fuoco lo sarà anche la fotocamera. Avrei dovuto arrivarci subito....

[Enotria]

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Ma sapete che siete proprio antipatici ?

Tutti, anzi, tutti meno uno.


Io mi impegno per preparare un pesce di aprile come si deve, mi invento storie, costruisco finti accessori, faccio fotografie che sembra quasi tutto vero, e voi ?

E voi ?

Niente ! Non mi date nessuna soddisfazione !

Solo il buon Guido, nella sua grande generosità e per farmi piacere, ha fatto finta di credere alle mie balle sulle lunghezza d'onda deviate e per questo lo ringrazio tanto.

Buon primo di aprile !

n.b. L'immagine bellissima della diatomea non è certo mia, ma è un omaggio al grande Alessandro Bertoglio, uno dei massimi microscopisti ed astronomi italiani.

[500paolo]

Lol! Volevi fare il buontempone? E' pezzo che ci sto provando con gli uv e mi sembrava strano che ti era riuscito cosi facile! Cosi ho pensato di far passare almeno il 1' apr prima di sproloquiare...

[Guido Gherlenda]

Il dubbio mi è venuto quando non sono riuscito a trovare il led, l'immagine di Bertoglio l'avevi già utilizzata in un altro post ma l'avevo presa più come esempio che come effettivo risultato.

Non vale anticipare di un giorno il pesce d'aprile.

Adesso che sono l'unico tonto certificato sto preparando la vendetta!!!

[Dante]

Andrea leggo solo ora... sei tremendo!!!
Io ci avevo creduto!