Fatores a serem considerados ao escolher um Microscópio Estéreo

Nos microscópios estéreo os usuários passam muitas horas olhando pelas oculares, inspecionando, observando, documentando ou dissecando amostras. Para ajudar os usuários na tomada de decisão ao selecionar um estereomicroscópio, os principais fatores a serem considerados são destacados aqui.

Uma breve visão geral da história do estereomicroscópio

Por volta de 1890, o biólogo e zoólogo americano Horatio S. Greenough introduziu um princípio de design para instrumentos ópticos que ainda é usado por todos os principais fabricantes hoje. Microscópios estéreo baseados no “princípio de Greenough” fornecem imagens estereoscópicas genuínas de alta qualidade. No final dos anos 1950, a Bausch & Lomb apresentou seu design StereoZoom® Greenough com uma inovação revolucionária: um trocador de ampliação (zoom) contínuo. Quase todos os designs de microscópio estéreo modernos são baseados em um sistema de zoom. Em 1957, a American Optical Company introduziu um microscópio estéreo com ótica baseada no telescópio ou princípio CMO (Common Main Objective). Este tipo de estereomicroscópio foi logo oferecido, além do tipo Greenough, por todos os fabricantes devido à sua modularidade e alto desempenho.

Exemplos de estéreo microscópios Leica: A) série S9 Greenough e BD) série M205 CMO.

As 4 perguntas principais a serem feitas antes de selecionar um microscópio estereoscópico

Um estereomicroscópio pode ser um grande investimento, portanto, o processo de seleção deve ser levado muito a sério. Para obter o máximo de um microscópio, os usuários devem se fazer as seguintes perguntas:

1. Qual é o aplicativo?

Envolve triagem e classificação?
É necessária alguma manipulação de amostra?
A documentação é necessária?

2. Quais estruturas precisam ser observadas, documentadas ou visualizadas?

A alta resolução é mais importante do que a longa distância de trabalho ou vice-versa?

3. Quantas pessoas diferentes precisam usar o microscópio? Quantas horas eles trabalharão no microscópio?

Quando se trata de usar o microscópio por muitas horas, é importante considerar acessórios ergonômicos, pois eles podem prevenir lesões por esforços repetitivos.
Dependendo do número de usuários diferentes, é aconselhável ter um microscópio que pode ser ajustado à preferência de cada usuário.

4. Qual é o orçamento disponível para o microscópio?

As soluções modulares podem parecer um investimento mais alto, mas no longo prazo elas economizarão dinheiro graças à sua versatilidade, capacidade de acomodar diferentes usuários e grande variedade de complementos e acessórios.

5 fatores principais a serem considerados ao selecionar o melhor microscópio para suas necessidades

1. Alcance do zoom, ampliação, campo do objeto (campo de visão) e distância de trabalho

Os usuários que tendem a trabalhar com a mesma ampliação não precisam de um grande intervalo de zoom.
Se o fluxo de trabalho exigir pesquisa, localização e manipulação de amostra, pode ser útil ter uma grande faixa de zoom para ir de baixa para alta ampliação.
Na mesma ampliação de zoom, um campo de objeto maior ou menor pode ser visto, dependendo das oculares. Um campo de objeto maior permite que os usuários mantenham uma orientação melhor na amostra.
Uma distância de trabalho maior significa uma distância maior entre o topo da amostra e a lente frontal da objetiva, permitindo um manuseio mais fácil da amostra durante o uso.

2. Profundidade de campo e abertura numérica (NA)

NA mais alto resulta em resolução mais alta, mas geralmente em profundidade de campo reduzida.
A tecnologia FusionOptics combina alta resolução com mais profundidade de campo.

3. Qualidade óptica

Óptica do plano: Correção de nivelamento da imagem em todo o campo do objeto, o que é útil para todas as aplicações.
Óptica acromática (acromática): Para aplicações em que a reprodução da cor verdadeira não é importante e principalmente as características geométricas são avaliadas.
Óptica apocromática ( APO ; apocromática): Para aplicações em que as franjas de cor podem ser perturbadoras, como aquelas que requerem uma mudança rápida de cor e a co-localização de estruturas.
Transmissão: Para aplicações que requerem detalhes finos em uma amostra a ser visualizada, é vantajoso usar ótica de alta qualidade com melhor transmissão de luz. Para aplicações exigentes, como pesquisa e desenvolvimento, a óptica com alta transmissão de luz pode fazer a diferença.
Reprodução de cores: se ver com precisão as cores verdadeiras da amostra é importante, então uma ótica de alta qualidade e a iluminação apropriada devem ser usadas.

4. Ergonomia

Acessórios ergonômicos podem tornar o trabalho com o microscópio mais fácil e resultar em fluxos de trabalho mais rápidos. Por exemplo, os botões de zoom e foco podem ser facilmente ajustados enquanto se olha a amostra pelas oculares?
Se o microscópio for operado por usuários diferentes, certifique-se de que ele pode ser ajustado às preferências de cada usuário.

5. Iluminação

Uma iluminação ideal deve iluminar todo o campo de visão uniformemente, fornecer bom contraste e revelar com precisão as cores verdadeiras da amostra.

Os 5 fatores principais explicados com mais profundidade

1. Ampliação total: objetiva, fator de zoom e oculares

A ampliação total de um estereomicroscópio é o poder de ampliação combinado da lente objetiva, ótica de zoom e oculares.

A objetiva tem um valor de ampliação fixo. A ótica de zoom do instrumento permite que a ampliação seja alterada na faixa do fator de zoom. As oculares também têm um valor de ampliação constante.

Para descobrir a ampliação do objeto observado através das oculares, os fatores de ampliação da objetiva, ótica de zoom e oculares devem ser multiplicados.

A fórmula para a ampliação total é: M _{TOT VIS} = M _O x z x _ME , onde:

M _{TOT VIS} é a ampliação total (VIS significa "visual");

M _O é a ampliação da objetiva (1x para o caso de um Sistema Greenough sem lente suplementar);

z é o fator de zoom; e

M _E é a ampliação das oculares.

Em geral, os valores para M _O estão entre 0,32x e 2x, para z entre 0,63x e 16x e para M _E entre 10x e 40x.

Influência da ampliação no campo do objeto

Ao olhar pelas oculares, uma área circular chamada campo do objeto torna-se visível. O diâmetro do campo do objeto depende da ampliação total. Por exemplo, oculares com uma ampliação de 10x têm um número de campo de 23. O número do campo significa que em uma ampliação combinada de 1x da objetiva e da ótica de zoom, o campo do objeto observado através das oculares tem 23 mm de diâmetro.

2. Profundidade de campo: relação com ampliação e resolução

A profundidade de campo é determinada pela correlação entre a abertura numérica, resolução e ampliação. Para a melhor visualização possível de um objeto, o ajuste adequado das configurações de um microscópio moderno pode produzir um equilíbrio ideal entre profundidade de campo e resolução. Particularmente em ampliações baixas, a profundidade de campo pode ser aumentada significativamente parando, ou seja, reduzindo a abertura numérica. É, portanto, uma questão de encontrar o equilíbrio ideal de resolução e profundidade de campo, dependendo do tamanho e da forma das características do objeto.

Alta profundidade de campo e alta resolução com a tecnologia FusionOptics. Uma sofisticada abordagem óptica para estereoscópios que permite simultaneamente alta resolução e alta profundidade de campo é alcançada com a tecnologia FusionOptics da Leica Microsystems. Com um caminho de luz, um olho do observador vê uma imagem do objeto com maior resolução e menor profundidade de campo. Ao mesmo tempo, por meio do outro caminho de luz, o outro olho vê uma imagem do mesmo objeto com resolução mais baixa e maior profundidade de campo. O cérebro humano combina as duas imagens separadas em uma imagem geral ótima que apresenta alta resolução e alta profundidade de campo.

Os microscópios estéreo têm 2 caminhos de feixe separados (1). Com a tecnologia FusionOptics, um caminho de feixe fornece profundidade de campo (2) e o outro alta resolução (3). As duas imagens são fundidas em uma única imagem espacial ideal pelo cérebro (4).

3. Qualidade óptica por meio de lentes acromáticas ou apocromáticas

A aberração cromática é um tipo de distorção em que ocorre a falha de uma lente em focar todas as cores no mesmo ponto de convergência [2,9] . Isso ocorre porque as lentes têm um índice de refração diferente para diferentes comprimentos de onda de luz (a dispersão da lente). A aberração esférica ocorre quando os raios de luz que atingem a superfície da lente esférica em um ponto distante de seu eixo central são refratados em maior ou menor grau do que aqueles que atingem pontos próximos ao centro. O objetivo de um bom design óptico é reduzir ou eliminar completamente a aberração cromática e esférica. As seguintes lentes podem ser usadas para limitar o efeito desses problemas:

Lentes acromáticas

Corrigido para 2 comprimentos de onda (vermelho e verde) que são focalizados no mesmo plano.
Para aplicações padrão na faixa espectral visual.

Lentes apocromáticas

Corrigido para 3 comprimentos de onda (vermelho, verde, azul) que são focalizados no mesmo plano.
Para aplicações com as especificações mais altas na faixa espectral visual e além.

Lentes planas

Uma lente cujo plano não foi corrigido mostra um foco não uniforme sobre todo o objeto (campo de visão).
Recomendado para aplicações que requerem observação em grandes campos de objetos.

4. A distância de trabalho afeta a usabilidade do microscópio drasticamente

A distância de trabalho é a distância entre a lente frontal da objetiva e o topo da amostra quando ela está em foco. Normalmente, a distância de trabalho de uma objetiva diminui à medida que a ampliação aumenta. A distância de trabalho tem um impacto direto na usabilidade de um estereomicroscópio, especialmente para tarefas de inspeção e controle de qualidade.

5. Ergonomia para os melhores resultados

Geralmente, o tamanho do corpo e os hábitos de trabalho das pessoas variam significativamente. Portanto, a altura (oculares) de um microscópio equipado para uma determinada tarefa com acessórios especiais e uma determinada distância de trabalho pode não ser adequada para todos os usuários. Se a altura de visualização for muito baixa, o observador será forçado a se inclinar para frente durante o trabalho, resultando em tensão muscular na região do pescoço [10-12] . Para compensar essas diferenças de altura, é aconselhável o uso de um tubo binocular variável [10] . Graças à abordagem de produto modular, os microscópios estereoscópicos com um design CMO oferecem muitas maneiras de adaptar o instrumento ao tamanho do usuário ou hábitos de trabalho e, portanto, são a solução preferida.

Os tubos da ocular ErgoTube permitem ao usuário manter o corpo e a cabeça em uma posição relaxada com os braços bem apoiados, espaço adequado para as pernas e sentado em uma posição confortável na cadeira.

6. A iluminação certa faz toda a diferença

Para microscopia estereoscópica, a iluminação certa é um fator chave. A iluminação mais apropriada permitirá que os recursos de amostra de interesse sejam visualizados de maneira ideal e, possivelmente, novas informações sejam reveladas. É importante que a iluminação funcione bem tanto para o microscópio usado quanto para a aplicação pretendida.

Luz incidente
Usada para amostras opacas e não transparentes. Dependendo da textura da amostra e dos requisitos de aplicação, muitas soluções diferentes de iluminação de incidentes estão disponíveis para fornecer o contraste adequado dos detalhes da amostra e recursos de interesse.
Luz transmitida
Usada para vários tipos de amostras transparentes, desde biológicas, como organismos modelo, até polímeros e vidro.
Iluminação de campo claro transmitida padrão
Usada para todos os tipos de amostras transparentes, fornece alto contraste e informações de cores suficientes.
Iluminação transmitida oblíqua
Usada para amostras quase transparentes e incolores; um maior contraste e clareza visual da amostra podem ser alcançados.
Iluminação de campo escuro
Usada para pequenos recursos em áreas planas de uma amostra que não podem ser vistas facilmente com campo claro, como rachaduras, poros, saliências finas, etc. em amostras brilhantes ou brilhantes. Também pode ser usado para revelar estruturas de amostra com um tamanho abaixo do limite de resolução.
Método de contraste para amostras claras e transparentes
Rottermann ou contraste de relevo é uma técnica de iluminação oblíqua avançada que mostra as alterações do índice de refração como diferenças no brilho. Com o contraste de relevo positivo, as estruturas aparecem elevadas, enquanto com o contraste de relevo invertido elas aparecem diminuídas. O contraste de relevo positivo e invertido pode tornar mais fácil distinguir estruturas finas e extrair o máximo de informações da amostra.

Referências

Autores: Elisabeth Ippel, B.Sc. ; James DeRose, PhD; Daniel Goeggel; Leica Microsystems;