Per il profano o il neofita il microscopio è semplicemente uno strumento atto ad ingrandire oggetti di piccole o piccolissime dimensioni.E effettivamente così è stato per quasi tre secoli, da quando il microscopio è stato inventato, ad opera dell’olandese Zacaria Jannes intorno al 1595, fino al 1931, anno in cui a quello ottico si è aggiunto il rivoluzionario, per l’epoca, microscopio elettronico. La realtà della microscopia oggi è ancora più ampia e diversificata.
Tanti tipi di microscopio
I microscopi sono apparecchi molto sofisticati in grado di analizzare campioni di ogni tipo con precisione assoluta. Per ogni tipo di indagine si usa un apparecchio apposito.Ecco quindi che quando si parla di microscopi in generale non si è detto nulla, serve distinguere fra microscopio ottico, che a sua volta si distingue fra meccanico e digitale, e microscopio elettronico, che può essere a scansione di sonda, a emissione di campo o a trasmissione (TEM). Data l’ampia gamma di prodotti a disposizione, nei prossimi paragrafi mi soffermerò sul microscopio ottico meccanico, cercando di sviscerarne tutte le caratteristiche, le peculiarità e gli usi.
Perchè si chiama microscopio ottico meccanico?
Prima di tutto una precisazione: l’aggiunta del termine meccanico alla locuzione “microscopio ottico”, si è resa necessaria nel momento in cui sono apparsi sul mercato i microscopi ottici digitali, i quali, come il termine ci lascia intendere, sono dotati di una tecnologia digitale e di una fotocamera integrata che consente l’interazione con il computer.
Le parti che lo compongono
Prima di spiegare come funzioni il microscopio ottico meccanico, ci soffermeremo sulle parti che lo compongono. Un microscopio di qualità è costruito con parti meccaniche in metallo (si trovano in commercio microscopi con meccanica in plastica, ma si tratta di poco più che giocattoli).
- La base, che deve essere pesante per consentire una buona stabilità all’apparecchio.
- Lo stativo, il braccio su cui le altre parti del microscopio. A sua volta in metallo massiccio, forma un blocco unico con la base.
- La lampada è inserita sopra alla base e ha la funzione di fornire la sorgente luminosa all’obiettivo e, attraverso le lenti al campione da analizzare. Regolabile mediante un reostato, la fonte di luce deve essere assolutamente bianca per non interferire con il colore naturale dal campione.
I microscopi moderni montano lampade alogene o LED. Analoghe dal punto di vista del colore della luce emessa, le due tecnologie si differenziano per i consumi. Le lampade alogene consumano molta energia e scaldano; quelle LED sono a basso consumo e rimangono fredde.
Il condensatore
La lampada illumina il sistema di lenti che costituisce il condensatore. Fondamentale elemento ottico del microscopio, il condensatore serve a concentrare e regolare la luce emessa dalla lampada, sul campione da analizzare. Per essere efficiente, deve essere regolabile in verticale e in orizzontale. Il diaframma di apertura, di cui il condensatore è dotato, consente di regolare la quantità di luce da trasmettere in base all’obiettivo che si sta utilizzando.
Il corretto utilizzo del condensatore determina la nitidezza dell’immagine che viene osservata attraverso l’oculare. Per questa ragione la regolazione, sia sul piano verticale che su quello orizzontale, deve essere precisa e millimetrica.
Sopra al condensatore, poggiano: il tavolino portapreparati, il piano su cui viene alloggiato e bloccato il vetrino con i campioni da osservare e il tavolino traslatore, uno strumento di precisione che consente spostamenti millimetri del vetrino per una più accurata osservazione.
Alla regolazione sono dedicate: la vite macrometrica e la vite micrometrica. La prima, da utilizzare solo con l’obiettivo 4x, è posta sul lato dello stativo e consente di allontanare o avvicinare sensibilmente il tavolino traslatore all’obiettivo. La seconda, posta sopra alla vite marcrometrica, permette la regolazione millimetrica e la messa a fuoco.
È utilizzabile con tutti gli obiettivi in quanto i microscopi moderni montano obiettivi parafocali cioè che mantengono la messa a fuoco anche se si modificano l’ingrandimento e/o la lunghezza focale. Sul braccio dello stativo si trovano gli obiettivi (di norma tre ma possono arrivare fino a sei), che hanno la funzione di ingrandire l’immagine del campione. Gli obiettivi, identificati con un diverso colore in ragione dell’ingrandimento che raggiungono, sono montati su un supporto girevole detto portaobiettivi a revolver, che consente di cambiare facilmente l’obiettivo scelto. Per convenzione il 10x (si legge 10 per) è giallo; il 40x è azzurro; il 100 x è bianco. Alcuni microscopi sono dotati anche di un obiettivo 4x identificato dal colore rosso.
Il sistema ottico dell’obiettivo
Ogni obiettivo è costituito da un sistema di lenti convergenti. Un microscopio di qualità, anche media, monta lenti in vetro. Alcuni microscopici particolarmente economici montano lenti di plastica ma si tratta di poco più che giocattoli.
Certo, le lenti in vetro sono molto più costose di quelle in plastica ma nel momento in cui stiamo per acquistare un microscopio dobbiamo tenere presente che migliore è la qualità delle lenti, migliore è la visione dell’immagine.Le lenti in vetro, infatti, sono maggiormente in grado di correggere quelle distorsioni (dette in gergo scientifico, aberrazioni), che si creano nel passaggio della luce attraverso le lenti.
Come dicevamo, le lenti determinano, in modo considerevole, il costo finale dell’intero apparecchio. In commercio esistono tre tipi di lenti per microscopi ottici: lenti acromatiche, lenti semiapocromatiche (alla fluorite) e lenti apocromatiche. Le prime sono le più economiche ma non sono in grado di correggere le aberrazioni, le ultime sono in grado di correggere tutte le distorsioni ma hanno un costo elevatissimo, quindi, come sempre, la virtù sta nel mezzo. Le lenti alla fluorite garantiscono il miglior rapporto qualità prezzo.
| Tipo di lente | Capacità di correzione | Costo |
| lente acromatica | nessuna | basso |
| lente semiapocromatica (alla fluorite) | media | medio |
| lente apocromatica | alta | alto |
L’oculare
L’oculare, che può essere semplice o doppio: utilizzabile, cioè, con uno o entrambi gli occhi contemporaneamente, è costituito da un gruppo di lenti detto gruppo ottico. È posto all’estremità dello stativo, perfettamente in asse con l’obiettivo. Come l’obiettivo, l’oculare porta inciso il potere di ingrandimento.
I microscopi per uso hobbistico sono spesso dotati di un solo oculare, più semplice da usare. Se però intendete usare il vostro microscopio con una certa regolarità o se lo utilizzate per studiare, scegliete un apparecchio binoculare che ha il vantaggio di offrire un’immagine migliore, e di affaticare meno occhi.
In questo caso, però, è necessario regolare la distanza fra gli oculari fino a raggiungere una distanza interpupillare che consenta di vedere un’unica immagine. avete presente quando guardate il panorama con un binocolo e utilizzate la rotellina al centro per vedere bene l’immagine? Ecco, cambia il panorama ma il principio è lo stesso.
L’ingrandimento totale del microscopio ottico è dato dalla moltiplicazione del potere di ingrandimento dell’obiettivo con quella dell’oculare.
Così, per esempio, con oculare 10x e obiettivo 40x , ottengo un ingrandimento totale di 400x. Gli oculari standard hanno un potere di ingrandimento 10x anche se i microscopi più prestigiosi montano oculari con potere di ingrandimento 15x. Di conseguenza utilizzando gli obiettivi comuni otterremo i seguenti ingrandimenti:
| Oculare | Obiettivo | Ingrandimento |
| 10x | 10x | 100x |
| 10x | 40x | 400x |
| 10x | 40x | 1000x |
Come funziona il microscopio ottico meccanico
Una volta individuati i singoli elementi che lo compongono, cerchiamo ora di capire come il microscopio ottico riesca a fornirci l’immagine ingrandita del campione. A differenza del microscopio elettronico, il microscopio ottico utilizza come sorgente solo la luce. Per luce si intende tutta la radiazione visibile dall’infrarosso fino all’ultravioletto. In altre parole, il microscopio ottico funziona esattamente come l’occhio umano. Laddove l’occhio umano utilizza la retina per catturare l’immagine, il microscopio ottico usa una combinazione di lenti composta da obiettivo e oculare. L’immagine reale ingrandita e capovolta, si forma nel diaframma oculare. Attraverso il sistema ottico dell’oculare, l’osservatore, utilizzando la vite microtermica, regola la messa a fuoco fino a ottenere un’immagine nitida e diritta.
Il sistema di lenti convergenti dell’obiettivo, ingrandisce l’oggetto, la cui immagine viene ulteriormente ingrandita da una secondo sistema di lenti dell’oculare.
Dal momento che, come abbiamo detto, il microscopio ottico composto utilizza solo la luce visibile, il massimo ingrandimento ottenibile è di 1000 – 1500x. Attenzione, però, l’ingrandimento non è tutto!Altrettanto e forse più importante del possedere un microscopio che raggiunga ingrandimenti elevati, è sceglierne uno che garantisca un’ottima risoluzione. Diversamente sarebbe come guardare una fotografia sgranata. Il principio è lo stesso che si applica alla macchina fotografica, anche quella del nostro smartphone. Per avere fotografie belle e poterle stampare, è necessario avere una fotocamera ad alta risoluzione. 0,2 μm è la massima risoluzione di un microscopio ottico. Oltre questo limite l’immagine appare sfocata.
Come osservare i campioni
Una volta chiarito come sia fatto e come funzioni il microscopio ottico meccanico, è necessario capire come prepare i campioni da analizzare. Dovendo essere perfettamente illuminati, i campioni devono essere trasparenti. Per ottenere la trasparenza, è necessario affettare sottilmente l’oggetto che intendete osservare. Si ottiene, così, quella che in gergo scientifico si definisce sezione.
La sezione di campione va posizionata al centro del vetrino (che deve essere perfettamente pulito). Per evitare di toccare il vetrino con le dita e di sporcarlo, potete usare un paio di pinzette o una pipetta contagocce se l’organismo da analizzare è liquido. Meglio se indossando guanti in lattice. Coprite, quindi, il campione, prima con una goccia d’acqua e subito dopo, con un coprioggetti (un altro vetrino pulito). Il coprioggetti serve per tenere fermo e appiattito il campione, affinché possa essere osservato meglio.
Un modello ottico per ogni esigenza
Scoperti tutti i segreti del microscopio ottico meccanico, non rimane che scegliere quello più adatto alle proprie esigenze. Esclusa l’ipotesi professionale, la forbice di prezzo per un apparecchio adatto all’hobbistica, va dai 150 ai 300 euro circa. Con questo importo potremo valutare un microscopio con base e stativo in metallo, con i tre obiettivi standard, oculare doppio e con lenti in vetro di media qualità. Nell’analisi del costo, vanno inseriti tutti gli accessori indispensabili per l’osservazione dei campioni: Pipette, pinzette, vetrini, fialette, dischi di Petri, coprilenti ecc. Il costo degli accessori non è indifferente e non solo, acquistando un microscopio dotato di un kit di accessori, potrete iniziare subito la vostra attività di microscopia.
