El microscopio óptico

El microscopio óptico

El microscopio óptico es uno de los dos tipos de microscopio existentes si usamos la clasificación estándar por fuente de energía utilizada para poner de manifiesto el objeto observado. Además, como vimos con anterioridad, el microscopio óptico tiene su propia clasificación. Una clasificación que se fue fraguando con modificaciones y añadidos que dotaron al microscopio de nuevas funcionalidades.

Pero antes de entrar en clasificaciones y en los diferentes microscopios ópticos existentes, conviene definir el microscopio óptico. En una entrada anterior definíamos el microscopio de la siguiente manera:

El microscopio se puede definir como el instrumento destinado a ampliar las imágenes de objetos muy pequeños. Algunos de estos objetos, como bacterias, cristales o hematíes presentes en una muestra, no se pueden apreciar, siquiera, a simple vista.

Para definir el microscopio óptico, de forma concreta, busqué la existencia de algún organismo oficial en España que contase con material de divulgación. Y buscando me topé con la Sociedad de Microscopía de España, pero me encontré con una página destinada a eventos y congresos. Si buscaba una buena definición de carácter “oficial”, había entrado en el sitio equivocado.

Definiendo el microscopio óptico

Continuando con la búsqueda de una buena definición me topé con una muy simple, en la Wikipedia. Pero es, a todas luces, incompleta:

Un microscopio óptico es un microscopio basado en lentes ópticas.

Para hacer más completa la definición quizá convendría incidir en la funcionalidad de dichas lentes. Y no solo eso, también existe otro componente fundamental necesario. Y no es otro que la luz necesaria para la visualización del objeto. Sea natural, halógena, led, polarizada, UVA o un láser, su uso es tan imprescindible como el de las lentes.

Teniendo en cuenta lo expuesto en el párrafo anterior, he ideado mi propia definición de microscopio óptico. Y como se trata de una definición personal propia, debe tratarse con reservas. Debe hacerse porque puede ser incompleta o inexacta:

El microscopio óptico es un microscopio basado en el uso de lentes ópticas y de un sistema de iluminación. Las lentes ópticas permiten el aumento de la imagen del objeto observado. Y el sistema de iluminación permite la iluminación del objeto observado y la proyección de la imagen hacia el sistema de lentes, para que la imagen sea aumentada y pueda ser observada a través de los oculares del microscopio óptico.

El microscopio ópticoMicroscopio óptico de campo brillante

El microscopio óptico clasificado según el número de lentes utilizadas

La clasificación más simple, del microscopio óptico, se basa en las lentes utilizadas para ampliar la imagen.

El microscopio óptico

Tal y como podemos apreciar en la imagen, según las lentes utilizadas podemos clasificar al microscopio óptico de la siguiente manera:

  • Microscopios simples o lupas: Aquellos que tienen una lente convergente que amplía la imagen del objeto.
  • Microscopios compuestos: Son aquellos que, para ampliar la imagen, constan de dos sistemas de lentes: objetivo y ocular.

De ahora en adelante trataremos única y exclusivamente del microscopio óptico compuesto, en todas sus variantes.

Clasificación de microscopios ópticos compuestos

Dentro del microscopio óptico compuesto existe una clasificación que engloba las diversas tecnologías existentes. Y dentro de cada una de ellas pueden existir variaciones o añadidos (oculares duplicados, cámaras de fotos o de video añadidas, conexión directa a un ordenador, microscopios que engloben varias tecnologías a la vez…).

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Incluso dentro del microscopio óptico de campo brillante o luminoso, la luz necesaria para iluminar el objeto puede ser natural, halógena e incluso led. Tras visualizar las distintas partes que componen un microscopio óptico compuesto, detallaremos sus propiedades, uso adecuado y cuidados. Detallaremos cada tipo de microscopio en una entrada futura.

Partes mecánicas de un microscopio óptico

El microscopio óptico consta de una serie de partes mecánicas que conforman la estructura del mismo. Una estructura con funciones propias que servirá además de soporte para otras partes, también con función propia.

  • Pie o Soporte del microscopio: Sirve de base al microscopio y su función es dar estabilidad al aparato. Debe tener la rigidez y el peso suficiente para soportar al microscopio. Un microscopio óptico es un elemento pesado y muy delicado, y el pie debe ser lo suficientemente resistente y consistente para soportar todo su conjunto.
  • Brazo del microscopio: Es un elemento de unión entre el pie/base/soporte del microscopio y la parte superior del mismo. En la parte superior se encuentra el tubo que da soporte al porta-oculares y al revólver porta-objetivos. Es un elemento que, como nexo de unión, debe tener buena rigidez y ser resistente, sobretodo teniendo en cuenta que es el elemento de agarre del microscopio para transportarlo.
  • Platina: Placa horizontal que sirve de soporte para la preparación. Contiene un orificio en el centro que permite el paso de la luz procedente del condensador hasta la preparación. Esta placa nace del brazo y sirve de soporte para la preparación.
  • Revólver porta-oculares: Elemento giratorio que contiene los objetivos y que permite disponer, al girar, del objetivo deseado.

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  • Porta-oculares: Es el extremo superior del tubo que soporta los oculares y los objetivos. Sobre él se disponen los oculares del microscopio.

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  • Carro: Dispositivo que permite desplazar la preparación o la muestra por la platina. Incorpora dos escalas tipo nonius, una longitudinal y otra transversal que permitan establecer la posición exacta de cualquier zona de la preparación.

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Sistema de iluminación de un microscopio óptico

El sistema de iluminación de un microscopio óptico está compuesto por una serie de componentes que cumplen una función. Ésta, no es otra que la de dirigir los rayos de luz hacia la preparación, de modo que ésta se ilumine y podamos visualizarla. Dichos componentes son:

  • Interruptor ON/OFF: Suele estar colocado en la base del microscopio. Su función es la de permitir la llegada de la corriente eléctrica al sistema de iluminación (ON). También, lógicamente, permite el efecto contrario (OFF). Para que este interruptor funcione, el microscopio debe estar enchufado a la red eléctrica.
  • Lámpara de luz visible: Está compuesta, principalmente, por una bombilla. Este elemento del microscopio está sufriendo una evolución, pasando de la lámpara halógena al LED. Los primeros microscopios obtenían la iluminación canalizando la luz natural a través de un espejo, lo cual limitaba su uso a una serie de condiciones (día despejado y horario diurno). Con la llegada de la electricidad, haciendo uso de pequeñas bombillas, el microscopio amplió su autonomía, pudiendo ser usado bajo cualquier circunstancia meteorológica.

    En los últimos años, con la llegada de la tecnología LED, los grandes fabricantes de microscopios lo han ido incorporando. Todavía, en sus catálogos, conviven las lámparas tradicionales con unos LED diseñados específicamente para ser utilizados en el microscopio óptico. El LED presenta una serie de ventajas, como mayor autonomía, mayor ratio de encendidos y menor consumo.

El microscopio ópticoDentro del foco se alojan la lámpara de luz visible y el reflector

  • Espejo o reflector: Los microscopios llevan incorporado un espejo que dirige la luz hacia el condensador. Es posible que existan microscopios que utilicen reflectores similares a los de las linternas, canalizando los rayos de luz de la lámpara de forma directa, situandose ésta dentro del propio reflector.
  • Regulador de la intensidad luminosa: Regula la intensidad de la lámpara.

Elementos ópticos del microscopio óptico I

Vistos los elementos mecánicos y los relacionados con el sistema de iluminación, le toca a la parte óptica. El microscopio óptico consta de una serie de elementos que, de forma directa o indirecta, contribuyen a formar el sistema óptico del mismo. Estos son:

  • Condensador: Es un sistema de lentes cuya función es la de concentrar la luz, procedente de la lámpara, sobre la preparación. Está situado debajo de la platina y suele llevar incorporado el diafragma. Si un microscopio carece de este elemento, aparecerán anillos y halos alrededor del objeto observado en la preparación. El condensador puede ser fijo o móvil, si es móvil podrá acercarse o alejarse de la platina, repercutiendo en la cantidad de luz que pueda llegar a la preparación.

El microscopio óptico

  • Diafragma: Es un dispositivo que regula la anchura del haz de luz que llega al objetivo. Suele ser de tipo iris y consta de una palanca que se desplaza de un lado a otro para abrirlo y cerrarlo.
  • Objetivos: Son tubos que contienen en su interior un sistema de lentes de diferentes aumentos. Están situados en el revólver porta-objetivos, que facilita la elección del objetivo a utilizar para visualizar la preparación.

    Los objetivos, según su calidad, pueden ser acromáticos, eliminando la aberración cromática en la que los contornos aparecen irisados, aplanéticos, eliminando la aberración esférica, en la cual la distorsión de la imagen se produce en los bordes de la lente, y planapocromáticos, que eliminan ambas aberraciones. Existen dos tipos de objetivos:

    • Objetivos secos: La preparación y el objetivo están separados por el aire, ya que no se necesita interponer ninguna sustancia entre ellos.
    • Objetivos de inmersión: Entre la preparación y el objetivo se interpone el aceite de inmersión, con un índice de refracción próximo al del vidrio.

El microscopio óptico

El microscopio óptico

Elementos ópticos del microscopio óptico II

  • Tornillos de desplazamiento: Para colocar los objetivos sobre la preparación, a la distancia adecuada de trabajo, se usan dos tornillos. Estos tornillos desplazan la platina hacia arriba y hacia abajo permitiendo el enfoque del objeto a observar en la preparación.
    • Tornillo Macrométrico: Es el tornillo de avance rápido. Desplaza la platina hacia arriba o hacia abajo, separando o acercando rápidamente la preparación al objetivo.
    • Tornillo Micrométrico: Es el tornillo de ajuste fino. Desplaza muy lentamente la platina, acercando o separando la preparación al objetivo, hacia arriba o hacia abajo. Es el tornillo que nos permite enfocar con precisión.

El microscopio óptico

  • Oculares: Es la parte del microscopio a la que se acercan los ojos para observar la preparación. El microscopio óptico puede constar de uno, dos, tres e incluso cuatro oculares. Captan y amplian la imagen proporcionada por los objetivos.

    Los oculares de tipo binocular están unidos a un mecanismo que permite ajustarlos a la distancia interpupilar. Hay que tener en cuenta que cada observador posee una distancia interpupilar distinta.

El microscopio óptico

  • Filtros: Son cristales de color que se colocan entre la fuente de iluminación y el condensador. Su uso es muy frecuente, ya que con ellos se absorben determinadas longitudes de onda, dejando pasar únicamente la que nos interesan.

Propiedades ópticas de un microscopio I

  • Aumento total: Es la relación entre el tamaño de la imagen y el tamaño real del objeto observado. Dicha relación viene determinada por el objetivo y el ocular existentes en el microscopio óptico. El aumento total se calcula multiplicando el número de aumentos del objetivo por el número de aumentos del ocular.

El microscopio óptico

  • Poder de resolución: Se define como la capacidad de una lente para revelar detalles. Y viene determinada por la distancia mínima a la que pueden estar dos puntos que se siguen viendo separados. Cuanto menor sea esa distancia, mayor será el poder de resolución.

    A esa distancia se le denomina límite de resolución, y depende de la longitud de onda de la luz utilizada (λ) y de la apertura numérica (AN) del objetivo. Aumentado la apertura numérica del objetivo disminuye la distancia (d) o límite de resolución. Y cuánto menor sea el límite de resolución, mayor será el poder de resolución del microscopio.

El microscopio óptico

El microscopio óptico

  • Apertura numérica: La apertura numérica de un sistema óptico es un número adimensional que caracteriza el rango de ángulos para los cuales el sistema acepta luz. Se calcula multiplicando el índice de refracción, del medio existente entre la muestra y la lente, por el seno del ángulo que forman el eje óptico del objetivo y el rayo de luz más oblicuo que entra por el mismo.

    Para objetivos secos, el índice de refracción es el del aire que los separa de la muestra, y su valor es 1. En objetivos de inmersión, el medio es el aceite de inmersión cuyo índice de refracción es aproximadamente 1,5. Si recordamos la relación existente entre apertura numérica y poder de resolución, veremos que si el índice de refracción aumenta, aumentará la apertura numérica, y con ello disminuirá el límite de resolución, aumentando finalmente el poder de resolución.

El microscopio óptico

Propiedades ópticas de un microscopio II

  • Profundidad de foco: Es el espesor máximo de muestra que puede aparecer enfocado. Depende de la apertura numérica, siendo inversamente proporcional a ella. A mayor apertura numérica, menor profundidad de foco.

El microscopio óptico

  • Contraste: Es la propiedad que permite distinguir los elementos presentes en el campo. Viene determinado por la distinta capacidad de absorción de luz de cada uno de los elementos. Puede aumentarse mediante tinciones o con diafragmas especiales.

    Para contrastar preparaciones en fresco debemos cerrar parcialmente el diafragma, tener relativa poca iluminación, y el condensador debe estar abajo en caso de ser móvil.

  • Campo: Es el área de la muestra que el observador ve a través de los oculares. Depende de los aumentos del objetivo utilizado, ya que a menor aumento, mayor campo observado.
  • Distancia de trabajo: Es el espacio comprendido entre la lente frontal del objetivo y la superficie de la preparación cuando la muestra está enfocada.
  • Parafocalidad: Es una propiedad que nos permite pasar de un objetivo a otro sin perder el enfoque. Es decir, si tenemos la muestra enfocada con el objetivo de 4X, al pasar al objetivo de 10X seguiremos con la muestra enfocada, sin necesidad de tocar lo más mínimo el tornillo micrométrico.
  • Paracentricidad: Es una propiedad que nos permite pasar de un objetivo a otro sin perder el centro del campo observado. Es decir, si tenemos la muestra enfocada con el objetivo de 10X, al pasar al objetivo de 4X seguiremos visualizando el centro del campo anterior visualizando un área mayor. Viceversa también funciona, pero hay que tener en cuenta que si pasamos de un objetivo de 4X a otro de 10X seguiremos visualizando el centro del campo anterior, teniendo éste un área menor.

Manejo del microscopio óptico

El microscopio óptico, como cualquier herramienta, requiere de una serie de instrucciones para su correcto manejo.

  • Ajustar el asiento a una altura que permita observar a través de los oculares sin esfuerzo. La ergonomía en el laboratorio es importante para evitar la fatiga.
  • Enchufar el microscopio óptico a la red eléctrica y encender el sistema de iluminación.
  • Ajustar los oculares a la distancia interpupilar.
  • Elección del objetivo. Para un correcto enfoque de la preparación, si el microscopio tiene buena parafocalidad, es aconsejable empezar con objetivos más pequeños, enfocar con ellos y luego elegir el objetivo necesario.
  • Adecuar condensador (si es móvil) y diafragma a las necesidades de la preparación. Si es una preparación en fresco las necesidades serán muy distintas a si es una preparación para el uso del objetivo de inmersión.
  • Colocar la preparación en la platina, centrándola en la zona a observar.
  • Si se va a hacer uso del objetivo de inmersión, hay que echar una gotita de aceite de inmersión en la preparación. Ésta debe estar previamente teñida y/o fijada.
  • Preparar el enfoque. Sin mirar a través de los oculares, desplazaremos la platina con el tornillo macrométrico a la posición más cercana posible del objetivo. Si usamos objetivos secos no contactaremos con ellos, en cambio, si usamos el objetivo de inmersión tendremos que contactar ligeramente entrando en contacto directo con el aceite de inmersión.
  • Enfocar la preparación mirando por los oculares. Para ello nos serviremos de los tornillos macromético y micrométrico. Primeros usaremos el macro para localizar la posición de enfoque, visualizando la imagen de la preparación. Y finalmente usaremos el micro para hacer el ajuste fino del enfoque y poder visualizar correctamente la muestra.
  • Observación de las distintas partes de la preparación moviendo ésta sobre la platina ayudándonos de los tornillos del carro.

Mantenimiento del microscopio óptico

Finalmente, se realizarán las operaciones de mantenimiento pertinentes antes de guardar el microscopio óptico tras su uso. Es una herramienta de extraordinaria precisión, y como tal, requiere de unos cuidados para su correcto funcionamiento:

  • Limpiar las lentes con una dilución de alcohol-eter, especialmente si se ha utilizado aceite de inmersión. Y con un paño que no deje partículas.
  • Bajar la platina y disminuir la intensidad lumínica antes de apagarlo.
  • Desenchufar el microscopio y enrollar el cable alrededor de los oculares.
  • Cubrir el microscopio óptico para que no coja polvo
  • Moverlo con delicadeza y depositarlo en lugar seguro, con suavidad, para evitar que se descalibren sus componentes, ya que se trata de un aparato de mucha precisión.

Además del cuidado que debemos proporcionarle, la limpieza interior y la revisión del microscopio la deberá hacer un profesional anualmente.

4 comentarios en “El microscopio óptico

  1. Hola Francisco. Vaya por delante mi más profundo agradecimiento. No te puedes hacer una idea de lo mucho que uso tus temas y lo bien preparados y completos que me parecen, sobre todo por su sencillez de vocabulario y facilidad de compresión.
    Y un detalle de corrección para éste en concreto: creo que al referirte al primer revólver, te querías referir a porta-objetivos en lugar de porta-oculares, que es lo que viene escrito.

    De nuevo, muchas gracias por tu tiempo y generosidad.

    Un saludo

    • Creo que, efectivamente, este microscopio óptico sirve para la visualización de microalgas. He leído que el tamaño promedio de las microalgas es de 5 a 50 micras, y un hematíe tiene un tamaño de 7-8 micras. Luego la preparación necesaria para su visualización y demás creo que solo podría explicarla un/a biólogo/a.

      Respecto al microscopio óptico que sirve de ejemplo en esta entrada, se trata de un Olympus y desconozco su valor de mercado, pero creo que ya tiene unos cuantos añitos y es muy probable que esté descatalogado. El microscopio era propiedad del instituto en el que realicé Laboratorio de Diagnóstico Clínico.

      También desconozco el estado actual del mercado de microscopios, y por tanto el precio que puede tener un buen microscopio de estas características. Pero creo que un microscopio básico, sin objetivo de inmersión, con iluminación no LED y demás, arrancaba desde los 1000€. Luego de ahí para arriba.

      He tenido en la mano cuatro o cinco marcas de microscopios y las ópticas de Olympus y de Leyca eran superiores. Pero supongo que será como todo, cada marca tendrá sus modelos con mayores o menores prestaciones.

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