Introducció A LA Microscopia Òptica PDF

Preview

Summary

Tema 1 de seminaris de citologia, introducció a la microscopia òptica, professor Bernard Oliver...

Description

CITOLOGIA SEMINARIS: MICROSCOPIA ÒPTICA

INTRODUCCIÓ

A

LA

Longituds La longitud de Planck (1.6x10^-35m) és la longitud més petita que te sentit en el nostre univers. La longitud d’un neutrí és de 10^-24 m, és a dir, un yoctometre. Els prefixes s’usen també amb altres unitats com per exemple, yectomolar, femtogram, attosegons.

Lents La primera lent de la historia és la lent de Nimrud, que data del 750-710 aC. Va ser fabricada d’un cristall neutral de muntanya. Fou descoberta per l’arqueòleg Austen Layard en el poble de Nimrud, al nord d’Iraq. Té poca capacitat per augmentar imatges, per tant possiblement fos usada amb fins ornamentals. El primer microscopi era un tub extensible amb una lent bi-convexa (ocular) i una planoconvexa (objectiu). Tenia uns augments totals de entre 3-10. La paraula microscopi ve del grec micron (petit) i skopein (examinar).

Tipus de microscopis Microscopi de camp clar = microscopi òptic. Microscopi de camp obscur. Microscopi de contrast de fases. Microscopi de fluorescència. Microscopi electrònic. Microscopi de polarització. Microscopi confocal. Microscopi d’excitació de dos o tres fotons. Microscopi de contrast d’interferencia diferencial. Microscopi de reflexió de interferència.

Microscopi òptic Tenim microscopis simples amb un únic sistema de lents, i microscopis composts amb més de un sistema de lents. El tub ha de tenir una longitud exacta que esta determinada per el sistema òptic (objectiu/ocular).

Microscopi modern

Hi ha diferents tipus de microscopis òptics moderns, en els quals difereixen el tipus de il·luminació de la mostra, trobem el de transmissió, invertit i reflexió. Les imatges son de color, l’augment total esta definit per la relació augment objectiu x augment ocular. L’augment màxim d’aquest tipus de microscopi és de 2000x.

Microscopi invertit Usat sobretot per l’observació de cultius cel·lulars. Tenen la font d’il·luminació a sobre i els objectius a vall.

Microscopi de reflexió Usat també en investigació criminal, mineralogia, ciència dels materials. S’usa per la observació de la llum que la mostra reflexa cap a sobre (només funciona amb objectes no transparents). També reb el nom de lupa binocular. Els objectius estan a sobre, al igual que la font d’il·luminació.

La llum La llum pot comportar-se com un raig que es propaga en una línia recta i que sofreix refracció i reflexió quan canvi de un medi a un altra amb una densitat òptica diferent.

Aberració cromàtica La llum blanca és la suma de tots els colors, cada color té una longitud d’ona distinta. L’angle de refracció és distint per els diferents colors, degut a aquesta diferencia en la longitud d’ona, lo que produeix la separació dels colors al passar per un prisma de vidre.

Ones electromagnètiques Els moviments ondulatoris tenen el seu origen en una vibració. Les ones longitudinals s’originen amb la vibració de matèria i necessiten un medi de matèria per propagar-se (a l’espai no hi ha ones longitudinals). Les ones electromagnètiques s’originen amb la vibració de una carrega elèctrica i no necessiten un medi per propagar-se (la llum si que es pot propagar per l’espai).

La llum és una ona electromagnètica que es propaga en línia recta, línies que es diuen raigs. El pla de vibració és perpendicular a la direcció de propagació, però el seu pla pot variar 360 graus.

Característiques especials Les propietats de la llum entesa com a ona electromagnètica son imprescindibles per explicar algunes característiques òptiques dels microscopis que depenen de la difracció i de la interferència.

Tipus d ’objectius Objectiu normal: el medi entre l’objectiu i la mostra és l’aire. Objectiu d’immersió: el medi entre l’objectiu i la mostra és l’oli.

Poder de resolució Capacitat d’un objectiu de visualitzar dos punts per separat. És expressada com la distancia d a partir de la qual dos punts produeixen dues imatges distintes, límit de resolució. Matemàticament el límit de resolució és defineix com d=lambda/(2*n*sin(alfa)). On d és el límit de resolució (valors més petits major poder de resolució). Lambda és la longitud de l’ona de llum. n és l’índex de refracció del medi entre la lent frontal de l’objectiu i la preparació (en aire n=1). I alfa és l’angle d’apertura. El poder de resolució d’un objectiu és la seva capacitat de visualitzar dos objectes molt propers com dos objectes separats. Per tant, el límit de resolució i el poder de resolució tenen una relació invers, perquè quan més petit sigui el valor numèric del límit de resolució d, més gran és el poder de resolució.

Apertura numèrica L’apertura numèrica esta definida per AN=n*sin(alfa). On n és l’índex de refracció del medi entre la lent frontal de l’objectiu i la mostra. I alfa el l’angle d’apertura.

Angle d’apertura Si l’angle d’apertura és més gran, l’objectiu capta més informació provinent de la mostra. Aquest angle depèn de la construcció de l’objectiu, perquè ella determina la distancia entre la lent i mostra en la que la imatge és nítida. Per tant, l’angle d’apertura és una característica física constant de cada objectiu.

Poder de resolució Hi ha diferents mètodes per augmentar el poder de resolució (minimitzar el valor de d): Augmentant l’angle d ’apertura: usant un objectiu que per la seva construcció té una apertura numèrica més alta. Reduint la longitud d’ona de la llum: usant la llum ultraviolada en lloc de llum blanca. Augmentant l’índex de refracció del medi: l’oli d’immersió el que fa és que l’objectiu pugui captar més llum emesa per la mostra, per tant, que capti més informació. S’ha de tenir en compte que un increment en els augments de l’objectiu no augmentarà la resolució, magnificarà més la imatge, però no s’afegiran més detalls. En un poder de resolució baix no es veuen els detalls, en un poder de resolució alt tots els detalls estan visibles.

Sistema de lents Un microscopi de camp clar (transmissió) tenim tres sistemes de lents, la lent simple davant de la font de il·luminació no es considera com un sistema de lents. Tenim els oculars, els objectius i el condensador. El microscopi de tipus de reflexió només té dos sistemes de lents. El condensador consisteix en un sistema de lents que enfoquen la llum en un punt , aquest punt correspon al punt d’observació. El condensador pot influir en el poder de resolució de la imatge.

Apertura d’il·luminació Encara que l’apertura numèrica de l’objectiu sigui alta, la quantitat de llum que s ’usa en la practica per formar la imatge depèn també de la apertura del diafragma iris del condensador....