"Luxmetro" per microscopio

Principi di funzionamento, manutenzione, modifica e autocostruzione dei microscopi e dei loro accessori

Moderatore: Enotria

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Toniclimb
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"Luxmetro" per microscopio

Messaggio da Toniclimb »

Buonciorno a tutti.
Nel corso delle varie prove e riprove sui sistemi di illuminazione ho sentito l'esigenza di valutazioni oggettive delle condizioni di funzionamento.
Ho messo quindi un fotodiodo BPW34 su un vetrino al fine di avere indicazioni sull'intensità della luce che arriva sul campo illuminato e realizzato un'interfaccia di condizionamento per leggere col multimetro.
Alimentazione autonoma con due pile stilo e alloggio del tutto nello chassis di una fotocamera distrutta.
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Re: "Luxmetro" per microscopio

Messaggio da Toniclimb »

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DSCF0179.JPG (119.39 KiB) Visto 8402 volte
Il fotodiodo è schermato e vede attraverso un forellino di circa 1 mm di diametro, in questo modo posso esplorare il campo illuminato per misure su aree diverse.

I tipi di misure che mi interessava realizzare sono fondamentalmente:

1) Misure in aree diverse per valutare l'omogeneità dell'illuminazione.
2) Valutazione degli effetti di manovre tipo apertura/chiusura diaframmi, aggiustamenti e modifiche al sistema, focalizzazioni , centraggi ecc.

con la possibilità di memorizzare i risultati per confronti. Mi è successo spesso, infatti, di fare modifiche e non poterne pesare gli effetti sulla base di osservazioni puramente qualitative.

La realizzazione non è un vero e proprio luxmetro, ma dovendo fare misure relative non importa che sia tarato.
Inoltre non viene compensata la risposta spettrale del fotodiodo, che ha un picco nel vicino infrarosso e scende a meno del 20% nel blu, per cui l'indicazione relativa a una alogena non sarà direttamente confrontabile con quella di un LED a 6500°K, se non tramite coefficienti di conversione
valutabili sulla base delle curve di risposta spettrale del fotodiodo e delle lampade.
Un altro problema è la variazione della risposta in funzione dell'angolo di incidenza, che comporta una diversa valutazione se cambia l'apertura del fascio.
Mi risolve comunque il problema del passaggio da valutazioni soggettive a qualcosa di numerico e di memorizzabile.
Ora lo sto provando, ho già in mente di rifare il sensore con un foro più piccolo, per una migliore definizione all'interno del campo illuminato.
La crocetta che si vede corrisponde alla posizione del forellino;la uso con l'ottica più debole, il 4X per posizionare il punto di lavoro.
Saluti.
Toni
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Re: "Luxmetro" per microscopio

Messaggio da Enotria »

Certamente una prova interessante, tienici informati dei risultati.
Io finora usavo fare una foto sottoesposta ad un fondo uniforme per vedere la distribuzione della luce, ma se il tuo Luxmetro funziona meglio, faccio presto ad adottare il tuo metodo. :)


:wave:
Andrea

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:clap: il binocolo migliore in assoluto, è quello che hai con te nel momento in cui ti serve. :clap:

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Re: "Luxmetro" per microscopio

Messaggio da Toniclimb »

Anch'io ho usato il sistema di scattare foto, ma in questo modo ho indicazioni che dipendono solo da quello che c'è sotto al tavolino, applico il "divide et impera".
Per esempio, la caduta di luce che c'è fra centro e bordo in che misura dipende dal sistema di illuminazione? Anche le ottiche del micro, i raccordi fotografici e la fotocamera stessa introducono effetti che alla fine si sommano e non sai più a chi dare i resti.
Poi ci vorrebbe una fotocamera completamente manuale, cosa che al momento non ho (veramente cel'ho, ma è la OM1 degli anni '80...), per poter confrontare scatti diversi, su cui gli automatismi possono intervenire rendendo impossibile valutare bene l'effetto di modifiche apportate.
Inoltre la costruzione non è per niente difficile, l'elettronica è un semplice convertitore corrente-tensione a Op.Amp. , mi sono anche divertito a costruire il mini inverter DC-DC per fare i +/- 15 a partire dai 2.5 volt delle pile al Ni-Cd.
Saluti.
Toni
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Re: "Luxmetro" per microscopio

Messaggio da Toniclimb »

Primo risultato:
Ho confrontato le luminosità del Nikon Alphaphot con quella dell'altro micro, Optika b-120. Il primo ha i led a 6500°k, l'altro ha una fluorescente a luce fredda da 5W.
Le temperature di colore sono le stesse e quindi anche i risultati dovrebbero essere confrontabili. Il Nikon mi risulta alla massima luminosità superiore di un fattore 4.2, il che conferma le osservazioni dirette. Si tratta di due stop di esposizione, in termini fotografici è come passare da 1/30 f5.6 di eposizione a 1/60 f8.
Poi siccome 1) la lampada fluo non consente regolazioni 2) se si rompe non credo si trovi tanto facilmente, ho deciso di rifare a led anche l'illuminazione del b-120.
Ho controllato anche la differenza fra centro e bordi, sono entrambi sul piede di un -15% (differenza centro-bordo) per il campo del 4X (4.5 mm circa di diametro).
Penso proprio di rifare il vetrino con un diaframma per il fotodiodo più piccolo di quello attuale.
Toni
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Re: "Luxmetro" per microscopio

Messaggio da Toniclimb »

Buongiorno a tutti.
Ho fatto una serie di test che forse potrebbero interessare.
Quando si usa un'obiettivo di tot AN, tutti sanno che aprendo progressivamente il diaframma di apertura, la luminosità percepita prima aumenta, poi si stabilizza e resta costante. Parte di questo effetto è dovuto all'obiettivo, che oltre un certo angolo non acchiappa più luce, parte potrebbe essere dovuta al condensatore, perché male illuminato e/o male focheggiato o per sua intrinseca natura.
Ponendo un sensore sul piano oggetto si hanno indicazioni riferibili solo al condensatore e al sistema di illuminazione.
Dovrebbe esser chiaro il concetto che l'illuminazione di Koehler deve produrre sul piano del diaframma un'immagine della sorgente di dimensioni tali da coprire tutto il campo corispondente alla massima apertura, pena una perdita di AN sul condensatore.
Ho fatto due serie di misure che riporto nel file allegato:
Diafr.png
Diafr.png (14.95 KiB) Visto 8260 volte
Nelle tabelle la prima colonna è l'apertura in mm del diaframma, la seconda è l'indicazione in mV all'uscita del luxmetro, la terza rappresenta un confronto fra andamento ideale, (illuminazione che cresce col quadrato dell'apertura relativa) e dato rilevato. L'ideale sarebbe avere la terza colonna uguale alla prima.
nella prima tabella il condensatore è usato a secco, si rileva che oltre 20 mm di apertura la luce non cresce più, cioè la corona circolare 20mm-30 mm non dà alcun effetto.
Se invece si immerge il condensatore (ho usato glicerina perché l'olio non ce l'ho) si vede che il comportamento migliora.
Il dato a secco corrisponde a 0.5/0.6 di AN massima, il dato con immersione dovrebbe stare intorno a 1.1. Usando olio (n=1.52) invece che glicerina(n=1.47)
si dovrebbe avere un ulteriore miglioramento. La caduta alla massima apertura potrebbe anche essere imputabile a un ingrandimento del collettore - lente di campo non ottimale, devo controllare.
Le indicazioni secondo me sono due conferme:
1) l'imersione omogenea è fondamentale per ottenere il massimo dalle ottiche di grande apertura.
2) L'mmersione del condensatore dovrebbe aiutare anche se l'ottica è a secco, ma ha AN maggiore di 0.6, ad es. con un 60x/0.85 si dovrebbe rilevare un incremento di risoluzione; anche questo andrebbe verificato, naturalmente.
Saluti.
Toni
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Re: "Luxmetro" per microscopio

Messaggio da Toniclimb »

La spiegazione del comportamento a secco potrebbe essere che i raggi più esterni incidono sulla sperficie piana della lente anteriore del condensatore con un angolo maggiore dell'angolo limite relativo alla separazione vetro-aria, venendo riflessi totalmente. Quest'angolo vale arcsen(Naria/Nvetro)=arcsen(1/1.5)= 40° circa. Tutti i raggi che incidono più di 40° a secco non passano; L'AN relativa è di 0.65. Per 1.25 di AN in immersione la semiapertura del fascio dovrebbe infatti essere di 55° circa, a secco tutto quello che c'è fra 40 e 55 si perde.
Inoltre i primi che passano con incidenza vicino al limite, vengono fortemente diffratti, con angoli prossimi a 90°, e anche questi vanno persi.
La supposizione che un condensatore di Abbe (AN 1.2 a immersione) a secco non vada molto oltre 0.5 mi sembra plausibile.
Toni
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Re: "Luxmetro" per microscopio

Messaggio da Toniclimb »

Per cominciare a vedere se anche con un'ottica a secco l'immersione del condensatore conduce a miglioramenti apprezzabili ho usato un obiettivo planacromatico 60x/0.85 di fabbricazione cines, che è l'ottica a secco con la maggiore apertura che ho a disposizione. Ho fatto alcuni scatti con la webcam, questi sono due ritagli:
ASeccoBN.jpg
ASeccoBN.jpg (8.45 KiB) Visto 8048 volte
ImmersoBN.jpg
ImmersoBN.jpg (7.74 KiB) Visto 8048 volte
Al momento non trovo più il vetrino di Kemp, disperso chissà dove, quindi ho fatto questo primo test usando un altro vetrino con diatomee del genere Nitzschia.
Il micro che ho usato è il Nikon Alphaphot con cui sto combattendo da un bel po', le foto sono scattate in luce obliqua senza filtri e rese in toni di grigio.
A mio giudizio mi sembra che si veda (forse) un incremento di risoluzione e (sicuramente) di contrasto.
Appena ritrovo l'altro vetrino provo con strutture più fini.
Saluti.
Toni
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Re: "Luxmetro" per microscopio

Messaggio da arturoag75 »

Però mi sembra che nelle ultime due foto i piani di fuoco non siano gli stessi.
Arturo
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Re: "Luxmetro" per microscopio

Messaggio da Toniclimb »

E' vero, ho dovuto rifocalizzare perché spostando il condensatore ho toccato il vetrino. che si è mosso.
Il test l'ho fatto come al solito di corsa... :lol:, ripromettendomi di rifarne altri con calma appena ritrovo il Kemp.
Voglio vedere anche coi 40/0.65 che succede.
Saluti.
Toni.
P.S. ci manca anche una scala per le dimensioni.
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Re: "Luxmetro" per microscopio

Messaggio da Toniclimb »

Salve.
Ho aggiunto al sistema un "oculare fotometrico" che mi permette il rilievo della luminosità sul piano immagine dell'obiettivo:

L'esigenza è sorta usando il micro Amplival e il condensatore pancratico, il cui funzionamento differisce da quello di un "normale" condensatore di Abbe come quello del Nikon.
A parità di illuminazione sul piano oggetto corrispondono livelli molto diversi sul piano dell'immagine dell'obiettivo, per cui ho fatto questo per quantificare .
Saluti.
Toni
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