Condensadores de platina

El condensador de platina recoge la luz de la fuente de luz del microscopio y la concentra en un cono de luz que ilumina la muestra con una intensidad uniforme en todo el campo visual. Es fundamental que el cono de luz del condensador se ajuste correctamente para optimizar la intensidad y el ángulo de la luz que entra en la lente frontal del objetivo. Cada vez que se cambia un objetivo, debe realizarse el ajuste correspondiente en el condensador de la subplatina para proporcionar el cono de luz adecuado para la apertura numérica del nuevo objetivo.

En la figura 1 se ilustra un condensador Abbe simple de dos lentes. En esta figura, la luz procedente de la fuente de iluminación del microscopio pasa a través del diafragma de apertura del condensador, situado en la base del mismo, y es concentrada por los elementos internos de la lente, que luego proyectan la luz a través de la muestra en haces paralelos desde cada acimut. El tamaño y la apertura numérica del cono de luz se determinan mediante el ajuste del diafragma de apertura. Después de atravesar la muestra (en la platina del microscopio), la luz diverge en un cono invertido con el ángulo adecuado para llenar la lente frontal del objetivo.

El ajuste de la apertura y el enfoque adecuado del condensador son de importancia crítica para aprovechar todo el potencial del objetivo. En concreto, el uso adecuado del diafragma iris de apertura ajustable (incorporado en el condensador o justo debajo de él) es lo más importante para garantizar una iluminación, un contraste y una profundidad de campo correctos. La apertura y el cierre de este diafragma iris controla el ángulo de los rayos luminosos (y, por tanto, la apertura) que pasan por el condensador, a través de la muestra y luego al objetivo. Los visitantes están invitados a explorar cómo el cambio de la apertura del condensador afecta al cono de iluminación en nuestro tutorial interactivo de Java que explora la apertura numérica del condensador. La altura del condensador se controla mediante un sistema de engranajes de cremallera que permite ajustar el enfoque del condensador para iluminar correctamente la muestra. El posicionamiento correcto del condensador en relación con el cono de iluminación y el enfoque es fundamental para la microscopía cuantitativa y la fotomicrografía óptima.

Hay que tener cuidado para garantizar que la apertura del condensador se abra en la posición correcta con respecto a la apertura numérica del objetivo. Si el diafragma de apertura del condensador se abre demasiado, la luz parásita generada por la refracción de los rayos de luz oblicuos procedentes de la muestra puede provocar deslumbramientos y reducir el contraste general. Por otro lado, cuando la apertura es demasiado pequeña, el cono de iluminación es insuficiente para proporcionar una resolución adecuada y la imagen se distorsiona debido a la refracción y difracción del espécimen. Los visitantes pueden explorar estos fenómenos con nuestro Tutorial Java interactivo sobre la apertura del condensador que demuestra el efecto de la posición de la apertura del condensador en la iluminación de la muestra.

Los condensadores se dividen en clasificaciones de propósito (por ejemplo: campo claro, campo oscuro, contraste de fase, etc.), y también según su grado de corrección óptica. Hay cuatro tipos principales de condensadores con respecto a la corrección de las aberraciones ópticas, como se indica en la Tabla 1.

El condensador más sencillo y menos corregido (también el más barato) es el condensador Abbe que puede tener una apertura numérica de hasta 1.4 en los modelos de gama alta con tres o más elementos de lente internos. Aunque el condensador de Abbe es capaz de hacer pasar la luz brillante, no está corregido para las aberraciones ópticas cromáticas o esféricas. En la figura 2 se ilustra un condensador de Abbe típico. En su forma más simple, el condensador de Abbe tiene dos lentes ópticas que producen una imagen del diafragma de campo iluminado que no es nítida y está rodeada de color azul y rojo en los bordes.

Como resultado de la ausencia de corrección óptica, el condensador de Abbe es adecuado principalmente para la observación rutinaria con objetivos de apertura numérica y aumento modestos. Las principales ventajas del condensador de Abbe son el amplio cono de iluminación que es capaz de producir el condensador, así como su capacidad para trabajar con objetivos de larga distancia de trabajo. La mayoría de los microscopios son suministrados por el fabricante con un condensador Abbe por defecto y estos condensadores son verdaderos caballos de batalla para el uso rutinario en el laboratorio.

El siguiente nivel de corrección del condensador se divide entre los condensadores aplanáticos y acromáticos que se corrigen exclusivamente para las aberraciones ópticas esféricas (aplanáticas) o cromáticas (acromáticas). En las figuras 3 (acromático) y 4 (aplanático) se muestran ejemplos típicos de estos condensadores. Los condensadores acromáticos suelen contener de tres a cuatro elementos de lente y están corregidos en dos longitudes de onda (rojo y azul) para la aberración cromática.

El condensador acromático ilustrado en la figura 3 contiene cuatro elementos de lente y tiene una apertura numérica de 0,95, la más alta que se puede alcanzar sin necesidad de aceite de inmersión. Este condensador es útil tanto para los análisis rutinarios como para los críticos de laboratorio con objetivos «secos» y también para la fotomicrografía en blanco y negro o en color.

Un factor crítico en la elección de los condensadores de subestadio es el rendimiento de la apertura numérica que será necesario para proporcionar un cono de iluminación adecuado para los objetivos. La apertura numérica del condensador debe ser igual o ligeramente inferior a la apertura numérica del objetivo más alto. Por lo tanto, si el objetivo de mayor aumento es un objetivo de inmersión en aceite con una apertura numérica de 1,40, el condensador de la subplatina deberá tener también una apertura numérica equivalente para mantener la máxima resolución del sistema. En este caso, habría que aplicar aceite de inmersión entre la lente superior del condensador y la parte inferior de la platina del microscopio para conseguir la apertura numérica prevista (1,40) y la resolución. Si no se utiliza aceite, la apertura numérica más alta del sistema se limitará a 1,0, la más alta que se puede obtener con aire como medio de obtención de imágenes.

Los condensadores aplanáticos están bien corregidos para la aberración esférica (longitudes de onda verdes) pero no para la aberración cromática. En la figura 4 se ilustra un condensador aplanático típico con una apertura numérica de 1,40. Este condensador cuenta con cinco elementos de lente y es capaz de enfocar la luz en un solo plano. Los condensadores aplanáticos son capaces de producir excelentes fotomicrografías en blanco y negro cuando se utilizan con luz verde generada por una fuente láser o mediante el uso de un filtro de interferencia con iluminación de tungsteno-halógena.

El nivel más alto de corrección de la aberración óptica se incorpora en el condensador aplanático-acromático. Este condensador está bien corregido tanto para las aberraciones cromáticas como esféricas y es el condensador de elección para su uso en la fotomicrografía en color crítica con luz blanca. En la figura 5 se ilustra un condensador aplanático-acromático típico (apertura numérica = 1,35). Este condensador cuenta con ocho elementos de lente interna cementados en dos dobletes y cuatro lentes simples.

Los grabados que se encuentran en la carcasa del condensador incluyen su tipo (acromático, aplanático, etc.), la apertura numérica y una escala graduada que indica el ajuste aproximado (tamaño) del diafragma de apertura. Como hemos mencionado anteriormente, los condensadores con aperturas numéricas superiores a 0,95 funcionan mejor cuando se aplica una gota de aceite en su lente superior en contacto con la superficie inferior del portaobjetos. De este modo se garantiza que los rayos de luz oblicuos que salen del condensador no se reflejen por debajo del portaobjetos, sino que se dirijan a la muestra. En la práctica, esto puede resultar tedioso y no se suele hacer en la microscopía de rutina, pero es esencial cuando se trabaja con altas resoluciones y para una fotomicrografía precisa utilizando objetivos de alta potencia (y apertura numérica).

Otra consideración importante es el grosor del portaobjetos del microscopio, que es tan crucial para el condensador como el grosor del cubreobjetos para el objetivo. La mayoría de los fabricantes comerciales ofrecen portaobjetos cuyo grosor oscila entre 0,95 y 1,20 mm, siendo el más común el que se acerca a 1,0 mm. Un portaobjetos de 1,20 mm de grosor es demasiado grueso para utilizarlo con la mayoría de los condensadores de alta apertura numérica, que suelen tener una distancia de trabajo muy corta. Aunque esto no tiene mucha importancia para la observación rutinaria de muestras, los resultados pueden ser devastadores con la fotomicrografía de precisión. Se recomienda elegir portaobjetos con un grosor de 1,0 ± 0,05 mm y limpiarlos a fondo antes de utilizarlos.

Cuando se cambia el objetivo, por ejemplo de un 10X a un 20X, el diafragma de apertura del condensador también debe ajustarse para proporcionar un nuevo cono de luz que coincida con la apertura numérica del nuevo objetivo. Esto se hace girando la perilla moleteada en los condensadores ilustrados en las Figuras 2-6. Hay una pequeña flecha amarilla o marca de índice situada en esta perilla que indica el tamaño relativo de la apertura cuando se compara con la gradación lineal en la carcasa del condensador. Muchos fabricantes sincronizan esta gradación para que se corresponda con la apertura numérica aproximada del condensador. Por ejemplo, si el microscopista ha seleccionado un objetivo de 10X de apertura numérica 0,25, entonces la flecha se colocaría junto al valor 0,18-0,20 (aproximadamente el 80 por ciento de la apertura numérica del objetivo) en la gradación inscrita en la carcasa del condensador.

A menudo, no resulta práctico utilizar un único condensador con toda una gama de objetivos (de 2X a 100X) debido a la amplia gama de conos de luz que deben producirse para adaptarse a las aperturas numéricas de los objetivos. Con objetivos de baja potencia en el rango de 2X a 5X, el cono de iluminación tendrá un diámetro de entre 6 y 10 mm, mientras que los objetivos de alta potencia (60X a 100X) necesitan un cono de luz altamente enfocado de sólo unos 0,2-0,4 mm de diámetro. Con una distancia focal fija, es difícil conseguir esta amplia gama de conos de iluminación con un solo condensador.

En la práctica, este problema puede resolverse de varias maneras. En el caso de los objetivos de baja potencia (por debajo de 10x), puede ser necesario desenroscar la lente superior del condensador para llenar de luz el campo de visión. Algunos condensadores se fabrican con una lente superior abatible para lograr esto más fácilmente, como se ilustra en la figura 6. Muchos fabricantes producen ahora un condensador que se voltea completamente cuando se utiliza con objetivos de baja potencia. Otras empresas pueden incorporar lentes de corrección auxiliares en la trayectoria de la luz para asegurar una iluminación adecuada con objetivos de menos de 10x. Cuando el condensador se utiliza sin su lente superior, el diafragma del iris de apertura se abre ampliamente y el diafragma de campo, ahora visible en la parte posterior del objetivo, sirve como si fuera el diafragma de apertura. Los condensadores abatibles se fabrican en una gran variedad de configuraciones con aperturas numéricas que van de 0,65 a 1,35. Los condensadores que tienen un valor de apertura numérica de 0,95 o menos están destinados a utilizarse con objetivos «secos». Sin embargo, los condensadores abatibles que tienen una apertura numérica superior a 0,95 están pensados para su uso con objetivos de inmersión en aceite y deben tener una gota de aceite colocada entre la parte inferior de la platina del microscopio y la lente superior del condensador cuando se examinan muestras críticas.

Además de los condensadores de campo claro comunes comentados anteriormente, existe una amplia variedad de modelos especializados adecuados para muchas aplicaciones diferentes. La tabla 2 enumera una serie de configuraciones de condensadores diferentes y las aplicaciones previstas.

De los datos de la Tabla 2 se desprende que los condensadores de subestadio tienen una gran capacidad de intercambio entre las diferentes aplicaciones. Por ejemplo, el condensador universal acromático/plano DIC es útil para campo claro, campo oscuro y contraste de fase, además de la aplicación primaria DIC. Otros condensadores tienen una intercambiabilidad similar. Trataremos varios aspectos de técnicas individuales que requieren condensadores modificados en nuestra sección de Técnicas de Microscopía Especializada. No dude en visitar esta interesante parte de nuestro sitio web para obtener información más específica sobre los condensadores de subestadio.