Condensador (óptica)

Existen tres tipos principales de condensadores para microscopios:

1. El condensador cromático, como el Abbe, en el que no se intenta corregir la aberración esférica o cromática , contiene dos lentes que producen una imagen de la fuente de luz rodeada de colores azul y rojo en sus bordes.
2. El condensador aplanático está corregido para la aberración esférica.
3. El condensador acromático compuesto está corregido tanto para las aberraciones esféricas como para las cromáticas.

condensador Abbe

El condensador de Abbe recibe su nombre de su inventor, Ernst Abbe , quien lo desarrolló en 1870. Diseñado originalmente para Zeiss, el condensador de Abbe se monta debajo de la platina del microscopio. Este condensador concentra y controla la luz que atraviesa la muestra antes de entrar en el objetivo. Cuenta con dos controles: uno para acercar o alejar el condensador de Abbe de la platina y otro, el diafragma de iris , que controla el diámetro del haz de luz. Estos controles permiten optimizar el brillo, la uniformidad de la iluminación y el contraste. Los condensadores de Abbe son difíciles de usar con aumentos superiores a 400X, ya que el cono aplanático solo representa una apertura numérica (AN) de 0,6.

Este condensador se compone de dos lentes: una lente plano-convexa, algo mayor que un hemisferio, y una lente biconvexa grande que actúa como lente colectora de la primera. El foco de la primera lente se sitúa tradicionalmente a unos 2 mm de la cara plana, coincidiendo con el plano de la muestra. Se puede utilizar una tapa estenopeica para alinear el eje óptico del condensador con el del microscopio. El condensador de Abbe sigue siendo la base de la mayoría de los diseños modernos de condensadores para microscopios ópticos, a pesar de su bajo rendimiento óptico. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

Al igual que los objetivos, los condensadores varían en su apertura numérica (AN). La AN , junto con la AN del objetivo, determina la resolución óptica . Los distintos condensadores varían en su apertura numérica máxima y mínima, y ​​la apertura numérica de un mismo condensador varía según el diámetro de su apertura . Para lograr la máxima apertura numérica (y, por lo tanto, la máxima resolución) de un objetivo, la apertura numérica del condensador debe coincidir con la del objetivo utilizado. La técnica más común en microscopía para optimizar el recorrido de la luz entre el condensador (y otros componentes de iluminación del microscopio) y el objetivo se conoce como iluminación de Köhler .

La apertura numérica máxima está limitada por el índice de refracción del medio entre la lente y la muestra. Al igual que con los objetivos, una lente condensadora con una apertura numérica máxima superior a 0,95 está diseñada para usarse bajo inmersión en aceite (o, más raramente, bajo inmersión en agua ), con una capa de aceite de inmersión en contacto tanto con el portaobjetos/cubreobjetos como con la lente del condensador. Un condensador de inmersión en aceite suele tener una apertura numérica de hasta 1,25. Sin esta capa de aceite, no solo no se alcanza la apertura numérica máxima, sino que el condensador puede no ser capaz de enfocar la luz con precisión sobre el objeto. Los condensadores con una apertura numérica de 0,95 o inferior están diseñados para usarse sin aceite ni otro fluido en la lente superior y se denominan condensadores secos. Los condensadores de inmersión seca dual son básicamente condensadores de inmersión en aceite que, no obstante, pueden enfocar la luz con el mismo grado de precisión incluso sin aceite entre la lente superior y el portaobjetos.

Los primeros condensadores simples se introdujeron en los microscopios preacromáticos en el siglo XVII. Robert Hooke utilizó una combinación de un globo lleno de agua salada y una lente plano-convexa, y demuestra en su obra « Micrographia » que comprendía las razones de su eficacia. Fabricantes del siglo XVIII, como Benjamin Martin, Adams y Jones, comprendieron la ventaja de condensar el área de la fuente de luz al área del objeto en la platina. Esto se lograba con una lente plano-convexa o biconvexa simple, o a veces una combinación de lentes. Con el desarrollo del objetivo acromático moderno en 1829 por Joseph Jackson Lister , la necesidad de mejores condensadores se hizo cada vez más evidente. En 1837, el uso del condensador acromático se introdujo en Francia por Felix Dujardin y Chevalier. Los fabricantes ingleses adoptaron rápidamente esta mejora, debido a la obsesión por resolver objetos de prueba como diatomeas y rejillas de Norbert . A finales de la década de 1840, fabricantes ingleses como Ross, Powell y Smith podían suministrar condensadores de alta corrección en sus mejores soportes, con centrado y enfoque adecuados. Se afirma erróneamente que estos avances fueron puramente empíricos; nadie puede diseñar un buen condensador acromático con corrección esférica basándose únicamente en la experiencia. En el continente, en Alemania, el condensador corregido no se consideraba útil ni esencial, principalmente debido a una mala comprensión de los principios ópticos básicos. Así, la principal empresa alemana, Carl Zeiss en Jena, no ofreció más que un condensador cromático de muy baja calidad hasta finales de la década de 1870. Fabricantes franceses, como Nachet, ofrecían excelentes condensadores acromáticos en sus soportes. Cuando el destacado bacteriólogo alemán Robert Koch se quejó a Ernst Abbe de que se veía obligado a comprar un condensador acromático Seibert para su microscopio Zeiss con el fin de obtener fotografías satisfactorias de bacterias, Abbe diseñó un condensador acromático de muy buena calidad en 1878.