venerdì 28 novembre 2014

DAI MICROSCOPI OTTICI AI MICROSCOPI CCD: L'EVOLUZIONE CONTINUA

Può essere ottico, e quindi basato sull'osservazione nell'ambito dello spettro elettromagnetico della luce, oppure elettronico, con tecnologia a fasci di elettroni, o a scansione di sonda, basato sull'esplorazione della superficie del campione con una sonda materiale. Sta di fatto che il microscopio è uno di quegli strumenti intramontabili, che ha permesso di ottenere grandi passi in avanti in numerose discipline scientifiche e tecnologiche.

Microscopio ottico - Shutterstock 

Alcuni studiosi ritengono che il merito dell'invenzione vada attribuita all'olandese Zacaria Jannsen, che nel 1595 avrebbe costruito uno strumento lungo circa 40 centimetri, composto da tre tubi che scorrevano uno dentro l’altro. Il prototipo era stato fabbricato dal padre, mentre i figli di Zacaria lo perfezionarono ulteriormente. Un esemplare, forse non autentico, degli originari modelli Jannsen è conservato al museo di Middelburg (Paesi Bassi).

Molta acqua è passata sotto i ponti dai giorni in cui Galileo,  Leeuwenhoek e Hooke posero i loro occhi per la prima volta sullo strumento per "vedere le cose piccole".

Da allora i microscopi hanno subìto una evoluzione continua, proporzionale all'evoluzione delle conoscenze tecnologiche e scientifiche.  I miglioramenti apportati da allora, l'inserimento della luce elettrica, la possibilità di elaborare le immagini, servono non soltanto a migliorare la visione dell'oggetto osservato, ma a rendere più semplice l'acquisizione delle immagini.

È invece molto più recente il microscopio elettronico, ideato negli anni Trenta da Manfred von Ardenne e Ernst Ruska. In questo caso l’oggetto viene esaminato con un fascio di elettroni, anziché con luce visibile, il che consente di ingrandire un particolare più di 100 mila volte. 


Microscopio motorizzato PCE-MVM 3D
Microscopio CCD motorizzato PCE-MVM 3D

I microscopi, oggi, sono molto utilizzati anche in metallurgia o nello studio di oggetti solidi come i circuiti elettronici, proprio perchè questo tipo di strumenti lavorano in luce riflessa emessa da una sorgente esterna.

Microscopio motorizzato PCE-MVM 3DIn apparecchi più sofisticati, l'emissione della luce è data da una sorgente anulare coassiale all'obiettivo, che permette una più precisa valutazione della qualità del campione in esame.

Questi tipi di microscopio si differenziano infatti da altri microscopi nel metodo di illuminazione. Poiché i metalli sono sostanze opache, che essi devono essere illuminate da illuminazione frontale/riflessa, quindi su microscopi metallurgici la sorgente di luce si trova all'interno del tubo del microscopio. Questo risultato è ottenuto da un riflettore in vetro normale installato nel tubo.

Il suo potere di ingrandimento permette di cogliere  i particolari e i dettagli anche degli oggetti più piccoli.

Microscopio motorizzato PCE-MVM 3D
I microscopi motorizzati come quello nella foto a fianco (il PCE-MVM 3D della PCE-ITALIA) includono uno specchio motorizzato, un sensore CCD e un display LCD, un dispositivo compatto, molto solido e facile da usare.

Il microscopio motorizzato 3D funziona con il metodo della luce trasmessa e riflessa, possono essere visualizzati sia gli oggetti trasparenti come quelli solidi non trasparenti.

Proprio per questo il microscopio motorizzato 3D è utile per il controllo di qualità, per i lavori nei componenti elettronici, per i circuiti stampati, per le gioiellerie e per molti altri usi, come quelli scientifici o didattici. 

Anche per l'acquisizione delle immagini l'evoluzione non si è fatta attendere, e oggi si possono riprendere immagini sia  con camere digitali, dove la pellicola è sostituita dagli ormai comuni CCD sia, come nello strumento che vediamo in foto,  con l'acquisizione dell'immagine attraverso un collegamento USB che consente il trasferimento delle immagini a un PC per l'analisi successiva.
Presa USB

L’illuminazione è fornita da una sorgente luminosa il cui fascio di luce viene riflesso da uno specchio che a sua volta invia il fascio concentrato a un condensatore e quindi sull’oggetto da osservare. Il potere risolutivo di unm. ottico dipende dalla lunghezza d’onda della sorgente luminosa impiegata: nel caso della luce bianca la distanza limite teorica che separa due punti ancora distinguibili è di 1/3636 mm, mentre con la luce violetta tale distanza è di 1/4654 mm.

Questi tipi di microscopi sono ideali per laboratori, scuole, industrie e per molte altre applicazioni professionali. E vengono utilizzati per una varietà di applicazioni come i wafer di silicio semiconduttore di fabbricazione, ispezione e controllo qualità, cristallografia e analisi dei getti di sabbia in ferro fonderie di metalli. Sono utilizzabili anche per grano metallico microstruttura analisi e identificazione, misurazione di pellicole sottili, analisi microscopica delle superfici opache, studio di strumenti preistorici di età della pietra e manufatti, preservazione storica, lo studio della metallurgia e metallo patina analisi.   

Per chi è ancora agli inizi e per chi volesse iniziare ad approfondire le tecniche dell'uso di questi strumenti, per le scuole, consigliamo la guida alle osservazioni con microscopio e la pagina delle risorse in rete di microscopia



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