I microscopi sono strumenti scientifici che permettono di ingrandire l’immagine di un oggetto di piccole dimensioni in modo da consentirne l’osservazione. In commercio vi sono varie tipologie di microscopio a seconda del sistema che viene usato per esaminare il campione. Tali apparecchi si dividono infatti in più categorie: microscopi ottici, microscopi elettronici, microscopi a scansione di sonda, microscopi binoculari da dissezione. In questa guida andremo ad analizzare i microscopi ottici ed elettronici e a scoprirne caratteristiche tecniche e costo.
I microscopi ottici, ad esempio, non consentono di esaminare particolari che siano inferiori a 0,2 nanometri, misure che ritroviamo in batteri di piccole dimensioni. Ecco perché per esaminare e osservare al meglio le strutture interne si fa uso di un microscopio elettronico.
Microscopio ottico
Il microscopio ottico consente di ingrandire l’immagine di un campione e di renderne visibili i dettagli. Questo apparecchio fa uso della luce come sorgente e presenta una risoluzione più bassa rispetto al microscopio elettronico. Si tratta di un prodotto più economico ma che è in grado di produrre immagini a colori anche di organismi viventi molto piccoli.
Il microscopio ottico è un apparecchio utilizzato per studiare e distinguere i batteri. Uno dei modelli più avanzati è lo Snom (Scanning Near-Field Optical Microscope) che consente al microscopista di ottenere risoluzioni fino a 200 nanometri. Parliamo di una visione 500 volte migliore rispetto a quella ad occhio nudo
L’obiettivo è la componente più importante di un microscopio ottico; questo elemento è caratterizzato da una serie di lenti. Il suo compito principale è quello di assorbire la luce che attraversa il campione e proiettare l’immagine invertita dell’oggetto che stiamo esaminando nel microscopio.
Gli obiettivi acromatici sono meno costosi. Risultano corretti cromaticamente per le luci blu e rosse e per le aberrazioni sferiche per il colore verde.
Il discorso cambia per gli obiettivi a fluorite che hanno un prezzo più alto del modello acromatico. Questa tipologia di obiettivo è corretta cromaticamente per le luci blu, rossa e verde e sono corretti per le aberrazioni sferiche per i colori blu e rosso. Il top di gamma è rappresentato dagli obiettivi apocromatici che risultano superiori da più punti di vista. Sono corretti cromaticamente per i colori blu, blu scuro, verde e rosso e sono corretti sfericamente per i colori blu blu scuro e verde. Inoltre l’obiettivo apocromatico è costituito da un maggior numero di aperture.
Per avere un risultato migliore durante l’osservazione di un campione, dobbiamo abbinare agli obiettivi un buon oculare. Quest’ultimo elemento ha il compito di far guardare l’immagine ingrandita che è stata proiettata dall’obiettivo. Esistono due tipi di oculari: positivo e negativo. Nel primo caso le lenti sono caratterizzate da più elementi messi insieme e posizionate sul diaframma fisso. Nell’oculare di tipo negativo ci sono due lenti: quella superiore e quella inferiore. Entrambe le lenti si presentano con una forma piano-convessa: il lato convesso è quello girato verso il campione. Il diaframma fisso è collocato a metà tra le due lenti.
I microscopi si dividono in monoculari, binoculari e trinoculari. I primi sono caratterizzati da un solo oculare, mentre i secondi sono costituiti da due oculari e assicurano un’osservazione più comoda del campione. I modelli trinoculari prevedono una terza componente usata per fotografare o girare video.
Un altro elemento importante nella struttura del microscopio ottico è quello del condensatore: questo oggetto è posizionato sotto il tavolo portaoggetti, tra la lampada per l’illuminazione e il campione. Il suo compito è captare la luce che proviene dal sistema di illuminazione e convogliarla sul campione. Ci sono modelli più nuovi di condensatore che sono caratterizzati da un sistema di correzione delle lenti.
E’ importante saper utilizzare in modo appropriato il condensatore. L’apertura del diaframma permette infatti di garantire la giusta illuminazione. Se si usa un obiettivo dal basso potere di ingrandimento, bisognerà abbinare un condensatore dello stesso livello.
Ad avere un ruolo molto importante sono anche le viti macrometriche e micrometriche che servono per la messa a fuoco. Sulla base del microscopio ci sono anche delle manopole che servono a spostare il campione sia sopra che sotto che a destra e a sinistra.
Microscopio elettronico a trasmissione
Il microscopio elettronico si differenzia da quello ottico in quanto l’osservazione del campione avviene mediante un fascio di elettroni. Al posto delle lenti in vetro ci sono inoltre degli elettromagneti. Sono questi elementi a deviare il fascio di elettroni e a consentire la messa a fuoco dell’immagine. Questo apparecchio scientifico è in grado di ingrandire un oggetto più di 100.000 volte.
Il microscopio elettronico a trasmissione viene usato soprattutto per osservare i dettagli delle strutture interne delle cellule. Il campione da esaminare deve essere molto sottile.
Il microscopio elettronico a trasmissione (noto anche come Tem) presenta una risoluzione sicuramente superiore rispetto a quello ottico (si può arrivare fino a 0,05 nanometri ndr); è capace di evidenziare le proprietà fisiche del campione. Il microscopio elettronico non ha però sostituito quello ottico perché non può essere usato per l’osservazione di campioni vivi. Come si fa allora? Semplice, i materiali biologici vengono messi sotto vuoto per procedere con l’analisi.
I microscopi elettronici hanno inoltre una struttura più complessa e risultano più fragili e costosi rispetto ai microscopi ottici. Le immagini possono essere sia in bianco e nero che a falsi colori. I microscopi elettronici risultano più potenti dei modelli ottici di quasi mille volte.
Se vogliamo osservare le strutture presenti sulle superfici delle cellule dobbiamo far uso di un altro microscopio elettronico, noto come microscopio elettronico a scansione. Per procedere allo studio dobbiamo ricoprire le cellule con uno strato di metallo che scongiura che si venga a creare un deposito sia di carica elettrica che di energia termica nel campione.
Con un microscopio elettronico a scansione si ottengono immagini tridimensionali di cellule e strutture cellulari.
Il microscopio a scansione di sonda (noto come Spm) è stato paragonato per il suo funzionamento ad una puntina grammofonica. Questo apparecchio scientifico prevede una risoluzione di 10 nanometri. Ci sono poi
Ha una risoluzione limitata a 10 nanometri, ma permette rappresentazioni tridimensionali di cellule e di strutture cellulari. Altri tipi di microscopi fanno uso anche di onde acustiche.
| MICROSCOPIO OTTICO | MICROSCOPIO ELETTRONICO |
|---|---|
| La luce attraverso l’oggetto da esaminare. | Questo apparecchio usa gli elettroni al posto della luce. |
| E’ caratterizzato da lenti di vetro. | Impiega elettromagneti al posto delle lenti. |
| Un modello di qualità può ingrandire fino a 1500 volte. Non si distinguono dettagli minori di 0,2 μm. | I microscopi elettronici possono ingrandire un’immagine anche 100.000 volte. Si possono osservare oggetti inferiori anche di 0,2 μm. |
I passi in avanti
I microscopi più moderni sono più pratici ed ergonomici. Molte componenti risultano, inoltre, intercambiabili: condensatori, obiettivi, oculari, lampade. A variare con il passare del tempo è stato anche il sistema di illuminazione: prima la sorgente di luce era rappresentata dalla luce solare mentre con il trascorrere degli anni sono state usate delle lampade elettriche. Uno dei sistemi più usati oggi è quello di Koehler che prende nome dal suo inventore: la lente è posizionata in modo frontale rispetto alla fonte di luce e proietta l’immagine allargata della luce in direzione del diaframma di apertura del condensatore.
Tra i microscopi più moderni in commercio ci sono i modelli che si collegano direttamente al computer. Il collegamento avviene mediante cavo Usb: il microscopio è caratterizzato da una fotocamera che consente di trasferire l’immagine direttamente sul monitor del computer. Naturalmente si può sempre procedere anche con un’osservazione classica perché l’oculare ottico resta.
Ci sono anche articoli più economici che prevedono in dotazione semplicemente un apposito oculare per computer. Insomma sono microscopi classici ma su cui è possibile montare un oculare specifico che consente di collegare la fotocamera al computer.
Con un microscopio trinoculare, ovvero caratterizzato da tre oculari, possiamo agganciare la fotocamera all’oculare e procedere con l’osservazione del campione mediante il binoculare.
I microscopi che si collegano al pc o ad altri dispositivi sono usati soprattutto nel campo dell’insegnamento. A scuola un simile microscopio permette di poter condividere il campione esaminato anche con un elevato numero di alunni. Chi invece usa questo strumento scientifico per questioni di ricerca o di studio a casa può anche scegliere un modello più semplice ed essenziale, ossia privo di oculari per computer e senza display Lcd. La scelta del microscopio giusto, così quella tra modello ottico ed elettronico, va sempre fatta in base al tipo di utilizzo.
Il costo di un microscopio varia a seconda delle sue caratteristiche tecniche e del marchio che lo produce. Appartengono ad una fascia medio-alta i prodotti che hanno un prezzo compreso tra i 200 e i 400 euro. Articoli che hanno un costo inferiore sono destinati principalmente a bambini o a chi è un appassionato di microscopia e vuole dedicarsi all’osservazione dei campioni solo per hobby. Saliamo di prezzo quando abbiamo a che fare con prodotti più avanzati tecnologicamente ed usati in campo laboratoriale e della ricerca. In questo caso simili apparecchi arrivano a costare anche 1.000 euro o più.
