Un ingrandimento di 20.000 volte è veramente
utile quando si utilizza un microscopio digitale?
Sinistra: Tasso, sezionato a –120 °C, analizzato con scansione in criogenia (SEM)
Camera chip
Oculari
Formica (campione)
Monitor piccolo
Monitor più grande
Introduzione
I microscopi digitali non utilizzano oculari per l'osservazione
diimmagini, ma solo una fotocamera. I microscopi dotati
dioculari e destinati all'osservazione visuale, come glistereo-
microscopi, possono essere anche equipaggiati difotocamere
digitali. Entrambi i microscopi sono utilizzati perdiverse
applicazioni tecniche, in diversi campi e settori dell'industria.
Per poter valutare le prestazioni di un microscopio ottico,
èimportante sapere qual'è il massimo ingrandimento
raggiungibile di valori di ingrandimento molto elevati, fino
a20 000x. Questa Nota Tecnica è nata proprio per dare
utili informa zioni sugli ingrandimenti dei microscopi digitali.
Definizione di ingrandimento
Per ingrandimento s'intende il rapporto tra le dimensioni
di un oggetto osservato in un'immagine e le dimensioni reali
dell'oggetto stesso. L'ingrandimento laterale bidimensionale
può essere determinato dai seguenti fattori:
Ingrandimento =
Dimensioni di un oggetto nell'immagine
Dimensioni di un oggetto reale
Di seguito sono illustrati alcuni esempi di microscopio digitale
e di stereomicroscopio con oculari e fotocamera digitale.
Sinistra: Stereomicroscopio Leica M205 C dotato di fotocamera digitale Leica DFC450 C.
La formica campione può essere osservata dagli oculari o su un monitor (sono visualizzati due esempi di ingrandimenti diversi in base al tipo di monitor usato).
Destra: Microscopio digitale Leica DMS1000 che utilizza monitor di diverse dimensioni per visualizzare l'immagine.
www.leica-mi crosystems.com
CAMPO DI INGRANDIMENTO IDEALE PER LA MICROSCOPIA DIGITALE
Ci si chiede sempre se questo livello di ingrandimento,
20 000x, superi il limite utile, ovvero, se si tratta di un
ingrandimento cosiddetto «a vuoto» cioè nel quale
non vengono visualizzati ulteriori dettagli. Cosa determina
il campo di ingrandimento ideale per un micro scopio
digitale, se l'immagine viene visualizzata su un monitor?
Sono due i fattori principali: la risoluzione del microscopio
e la distanza di visione dell'immagine.
Risoluzione del microscopio
La risoluzione di un microscopio digitale o di un microsco-
pio dotato di oculari e di fotocamera digitale, è influenzata
da tre importanti fattori:
› La risoluzione ottica che deriva dalla combinazione di
obiettivo, zoom, tubo e adattatore per fotocamera
› La risoluzione del sensore che dipende dalla risoluzione
del chip della fotocamera
› La risoluzione dello schermo.
Il limite di risoluzione di un microscopio digitale è dato dal
più basso dei tre valori di risoluzione sopra elencati.
Campo ideale di ingrandimento
Innanzitutto si presume che la distanza di visione, ovvero
ladistanza che intercorre tra gli occhi dell'osservatore
el'immagine visualizzata, sia sempre nel campo ideale.
Ilcampo ideale della distanza di visione si basa su
unriferimento convenzionale di 25 cm, ovvero il punto
medio più vicino per l'occhio umano per la messa a fuoco.
Il campo di ingrandimento ideale per la microscopia digitale
può essere definito come segue:
Risoluzione
del sistema
<
Ingrandimento
ideale
<
Risoluzione
del sistema
6 3
Perciò il campo ideale di ingrandimento si colloca tra
1
/6 e
1
/3 della risoluzione del microscopio.
I chip delle fotocamere moderne hanno spesso una dimensione
del pixel ben inferiore a 10µm, mentre i pixel dei monitor
non raggiungono 1 mm. In presenza di un alto ingrandimento
dal campione al chip della fotocamera, ad esempio di 150x,
la risoluzione del microscopio è determinata dal limite di
risoluzione ottica. Il limite di risoluzione ottica per la maggiore
apertura numerica (1,3) e la minima lunghezza d'onda della
luce visibile (400 nm) è di circa 5400 coppie di linee/mm.
L'ingrandimento massimo che ricade nel campo ideale
sopra definito è di 1800x.
In presenza di ingrandimento molto basso, ad esempio sotto
1x, l'apertura numerica è solitamente piccola, tuttavia il limite
di risoluzione dei chip della fotocamera con pixel più grandi di
2 µm e dei monitor con pixel maggiori di 0,5 mm sarà general-
mente inferiore rispetto alla risoluzione ottica. Di conseguenza,
se l'ingrandimento è molto basso, il limite di risoluzione dei
chip o del monitor rappresenta spesso il fattore dominante.
Ingrandimento «a vuoto»
Ogni volta che il valore di ingrandimento supera il campo
ideale di ingrandimento per un microscopio digitale (1800x), si
ha il cosiddetto ingrandimento «a vuoto» nel quale l'immagine
appare più grande, senza però mostrare ulteriori dettagli del
campione. Un ingrandimento di 20 000x è ben oltre i 1800x,
quindi si tratta chiaramente di un ingrandimento «a vuoto».
Conclusioni
Nei microscopi digitali e in quelli ottici esiste un limite preciso
per quanto riguarda il campo ideale di ingrandimento. Se si
supera il campo di ingrandimento, ovvero i 1800x, si ottiene un
ingrandimento «a vuoto». Per ulteriori informazioni riguardo al
campo ideale di ingrandimento nella microscopia digitale, fare
riferimento all'articolo citato in calce come approfondimento.
Per approfondire
DeRose, J.A., Doppler, M.: What Does 30,000x Magnification Really Mean?
Some Useful Guidelines for Understanding Magnification in Today’s New Digital
Microscope Era. Leica Science Lab, febbraio 2015
Autori: J.A. DeRose, M. Doppler, Leica Microsystems
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Leica Microsystems DMS1000 Application Note
- Tipo
- Application Note
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