Hispanopedia WikiEl microscopio estereoscópico , quirúrgico o de disección es una variante del microscopio óptico diseñada para la observación de una muestra con baja magnificación, utilizando típicamente la luz reflejada en la superficie del objeto en lugar de la transmitida a través de él. El instrumento utiliza dos trayectorias ópticas separadas con dos objetivos y oculares para proporcionar ángulos de visión ligeramente diferentes a los ojos izquierdo y derecho. Esta disposición produce una visualización tridimensional para el examen detallado de muestras sólidas con topografía superficial compleja . [ 1 ] El rango típico de magnificaciones y usos de la estereomicroscopía se superpone con la macrofotografía .
El microscopio estereoscópico se utiliza frecuentemente para estudiar las superficies de muestras sólidas o para realizar trabajos de precisión como disección , microcirugía , relojería , fabricación o inspección de circuitos impresos y examen de superficies de fractura , como en fractografía e ingeniería forense . Por lo tanto, se utilizan ampliamente en la industria manufacturera para la fabricación , inspección y control de calidad . Los microscopios estereoscópicos son herramientas esenciales en entomología .
Historia
Aunque Chérubin d'Orléans diseñó y construyó un microscopio binocular con dos trayectorias ópticas separadas en 1671 , [ 1 ] [ 2 ] : 87 el primer estereomicroscopio práctico fue diseñado en 1892 por el zoólogo estadounidense Horatio Saltonstall Greenough y se comercializó en 1896, producido por Zeiss AG en Jena, Alemania. [ 3 ] [ 4 ] : 90 La invención de Greenough se basó en la disposición de prismas diseñada por Ignazio Porro para mostrar adecuadamente el relieve y la textura. [ 2 ] : 87
Greenough creció en la élite de Boston, Massachusetts , hijo del famoso escultor Horatio Greenough Sr. Sin la presión de tener que ganarse la vida, optó por una carrera científica y se trasladó a Francia. En el observatorio marino de Concarneau , en la costa bretona, dirigido por el antiguo director del Museo Nacional de Historia Natural , Georges Pouchet , se vio influenciado por los nuevos ideales científicos de la época, principalmente la experimentación. Si bien la disección de especímenes muertos y preparados había sido la principal preocupación de zoólogos, anatomistas y morfólogos, durante la estancia de Greenough en Concarneau se reavivó el interés por experimentar con organismos vivos y en desarrollo. De esta manera, los científicos podían estudiar el desarrollo embrionario en acción, en lugar de como una serie de especímenes petrificados y bidimensionales. Para obtener imágenes que hicieran justicia a la tridimensionalidad y el tamaño relativo de los embriones marinos de invertebrados en desarrollo, se necesitaba un nuevo microscopio. Si bien ya se habían realizado intentos de construir estereomicroscopios, por ejemplo por Chérubin d'Orleans y Pieter Harting , ninguno había sido ópticamente sofisticado. Además, hasta la década de 1880 ningún científico necesitaba un microscopio con tan baja resolución.
Greenough tomó cartas en el asunto y, influenciado por los intentos de su colega de Concarneau, Laurent Chabry , de construir mecanismos complejos para girar y manipular el embrión vivo, concibió su propio instrumento. Partiendo del reciente descubrimiento de la binocularidad como causa de la percepción de profundidad realizado por Charles Wheatstone , Greenough diseñó su instrumento teniendo en cuenta el fenómeno de la estereopsis. [ 3 ]
Diseño óptico
El diseño de Greenough utiliza dos lentes objetivo independientes enfocadas en un solo objeto. [ 2 ] : 89 [ 5 ] : 38 [ 6 ] : 19 La mayoría de los microscopios estereoscópicos modernos utilizan un diseño binocular con un único objetivo principal común; [ 6 ] : 18, 20 la trayectoria de la luz es paralela para cada ojo dentro del cuerpo del microscopio, lo que facilita el cambio de aumentos en pasos discretos o continuos. [ 7 ] : 5–6
El microscopio estereoscópico no debe confundirse con un microscopio compuesto equipado con oculares dobles y un binocular . En estos microscopios, popularizados por primera vez por un diseño atribuido a Francis Herbert Wenham alrededor de 1860, [ 8 ] : 197 la imagen ampliada se divide después de la lente objetivo mediante un prisma y ambos ojos ven la misma imagen. [ 1 ] [ 2 ] : 94 El binocular fue perfeccionado utilizando prismas de techo por Jentzsch y Siedentopf en la década de 1910; [ 5 ] : 47 en estos diseños, los dos oculares sirven para proporcionar mayor comodidad de visualización. [ 8 ] : 196 [ 4 ] : 87 Sin embargo, la imagen en esos microscopios no difiere de la obtenida con un solo ocular monocular. [ 2 ] : 98
Distancia de trabajo
Una gran distancia de trabajo y una gran profundidad de campo son cualidades importantes para este tipo de microscopio. [ 7 ] : 1 Ambas cualidades están inversamente correlacionadas con la resolución: cuanto mayor sea la resolución ( es decir , cuanto mayor sea la distancia a la que se pueden distinguir dos puntos adyacentes como separados), menor será la profundidad de campo y la distancia de trabajo.
La gran distancia de trabajo a baja magnificación resulta útil para examinar objetos sólidos de gran tamaño, como superficies de fractura, especialmente utilizando iluminación por fibra óptica, como se explica más adelante. Estas muestras también pueden manipularse fácilmente para determinar los puntos de interés. Las distancias de trabajo óptimas oscilan entre aproximadamente 150 y 400 mm (5,9 y 15,7 pulgadas) . [ 7 ] : 3
Aumento
Algunos microscopios estereoscópicos pueden ofrecer una magnificación útil de hasta 100×, que corresponde a la combinación de un objetivo de 10× y un ocular de 10× en un microscopio compuesto normal; sin embargo, esto es aproximadamente una décima parte de la resolución útil máxima de un microscopio compuesto, que abarca hasta 500–1000×. [ 5 ] : 35 El límite superior práctico de la magnificación total para microscopios estereoscópicos es de alrededor de 60×. [ 7 ] : 3 En el diseño de Greenough, el límite superior resulta de la necesidad de mantener la separación física entre las dos lentes objetivo. [ 2 ] : 10
Zeiss; aumento fijo que se puede ajustar mediante la colocación de nuevos objetivos.
Microscopio tipo Greenough con aumentos discretos controlados por un tambor giratorio.
AO Spencer Cycloptic; pasos de aumento discretos mediante óptica galileana en un tambor giratorio.
Zeiss Discovery.V8; aumento continuamente variable, controlado por la gran perilla azul.
En los microscopios estereoscópicos, la magnificación puede ser fija o variable, en rangos discretos o continuos. Para una magnificación fija, la magnificación primaria se logra mediante un par de lentes objetivo con un grado de magnificación determinado.
Los cambios discretos de aumento se pueden lograr mediante un sistema atribuido a Galileo como el " sistema óptico galileano ". En este sistema, se utiliza una disposición de lentes convexas de enfoque fijo para proporcionar un aumento fijo, pero con la distinción crucial de que los mismos componentes ópticos con la misma separación, si se invierten físicamente, darán como resultado un aumento diferente, aunque fijo. Esto permite que un conjunto de lentes proporcione dos aumentos diferentes; dos conjuntos de lentes proporcionen cuatro aumentos en un mismo tambor; tres conjuntos de lentes proporcionen seis aumentos y aún quepan en un mismo tambor. [ 4 ] : 95 La experiencia práctica demuestra que estos sistemas ópticos galileanos son tan útiles como un sistema de zoom considerablemente más caro, con la ventaja de conocer el aumento en uso como un valor fijo sin tener que leer escalas analógicas. (En ubicaciones remotas, la robustez de los sistemas también es una ventaja importante).
El otro tipo es el zoom o la magnificación pancrática , que permite un grado de magnificación continuamente variable dentro de un rango determinado. Los sistemas de zoom pueden lograr una mayor magnificación mediante el uso de objetivos auxiliares que aumentan la magnificación total en un factor fijo. Además, la magnificación total, tanto en sistemas fijos como de zoom, puede variar cambiando los oculares. [ 1 ]
Iluminación
Un microscopio óptico compuesto clásico utiliza iluminación transmitida (diascópica), en la que la luz se transmite a través del objeto que se examina, [ 9 ] : 26 lo que significa que la muestra suele ser transparente o semitransparente. [ 10 ] : 21–22 En cambio, un microscopio estereoscópico suele utilizar iluminación reflejada o incidente, que es la luz reflejada desde la superficie de un objeto. [ 9 ] : 30 El uso de luz reflejada del objeto permite examinar muestras que serían demasiado gruesas u opacas para la iluminación diascópica. [ 10 ] : 39 Algunos microscopios estereoscópicos también son capaces de iluminación transmitida, normalmente mediante una bombilla o un espejo debajo de una platina transparente debajo del objeto, aunque, a diferencia de un microscopio compuesto, la iluminación transmitida no se enfoca a través de un condensador en la mayoría de los sistemas. [ 11 ] Los estereoscopios con iluminadores especialmente equipados pueden utilizarse para microscopía de campo oscuro , utilizando luz reflejada o transmitida. [ 12 ]
Las muestras pequeñas requieren necesariamente una iluminación intensa, especialmente a grandes aumentos, que generalmente se proporciona mediante una fuente de luz de fibra óptica . Las fibras ópticas utilizan lámparas halógenas que ofrecen una alta potencia lumínica para una determinada entrada de energía. Las lámparas son lo suficientemente pequeñas como para instalarse fácilmente cerca del microscopio, aunque a menudo necesitan refrigeración para mitigar las altas temperaturas de la bombilla. El tubo de fibra óptica ofrece al operador una gran libertad para elegir las condiciones de iluminación adecuadas para la muestra. El tubo está recubierto por una funda que facilita su movimiento y manipulación a cualquier posición deseada. Normalmente, el tubo pasa desapercibido cuando el extremo iluminado está cerca de la muestra, por lo que no suele interferir con la imagen en el microscopio. El examen de superficies de fractura a menudo requiere iluminación oblicua para resaltar las características superficiales durante la fractografía , y las luces de fibra óptica son ideales para este propósito. Se pueden utilizar varios de estos tubos de luz para la misma muestra, aumentando así aún más la iluminación.
Entre los avances más recientes en la iluminación para microscopios de disección se incluye el uso de LED de alta potencia , que son mucho más eficientes energéticamente que los halógenos y son capaces de producir un espectro de colores de luz, lo que los hace útiles para el análisis de fluoróforos en muestras biológicas (algo imposible con una fuente de luz halógena o de vapor de mercurio).
Pantalla digital
Algunos microscopios estereoscópicos incorporan cámaras de vídeo, lo que permite visualizar las imágenes ampliadas en un monitor de alta resolución. La gran pantalla ayuda a reducir la fatiga visual que se produciría al usar un microscopio convencional durante periodos prolongados.
En algunas unidades, un ordenador integrado convierte las imágenes de dos cámaras (una por ocular) en una imagen anaglifa 3D para su visualización con gafas rojo/cian, o en una imagen de convergencia cruzada para gafas transparentes con mayor precisión cromática. Los resultados pueden ser visualizados por un grupo de personas que lleven las gafas. Lo más habitual es que se muestre una imagen 2D procedente de una sola cámara acoplada a uno de los oculares.
Véase también
Referencias
- 1 2 3 4 Nothnagle, Paul E.; Chambers, William; Davidson, Michael W. "Introducción a la estereomicroscopía" . MicroscopyU . Nikon . Consultado el 8 de agosto de 2025 .
- 1 2 3 4 5 6 Linssen, EF (1952). Fotografía estereoscópica en la práctica . Londres: The Fountain Press.
- 1 2 Simon-Stickley, Anna (2019). "Imagen e imaginación. El estereomicroscopio en la cúspide de la biología moderna" . NTM Journal of the History of Science, Technology and Medicine . 27 (2): 109– 144. doi : 10.1007/s00048-019-00211-0 . PMID 31062033. S2CID 146809758 .
- 1 2 3 Payne, Bryan Oliver (1957). Diseño y construcción de microscopios (2.ª ed.). York: Cooke, Troughton & Simms, Ltd.
- 1 2 3 Belling, John (1930). El uso del microscopio . McGraw-Hill.
- 1 2 Richardson, James H. Manual del microscopio óptico: Guía del usuario . Park Ridge, Nueva Jersey: Noyes Publications. ISBN 0-8155-1269-4. LCCN 90-27389 .
- 1 2 3 4 Lang, Walter H.; Muchel, Franz L. (1981). Microscopios Zeiss para Microcirugía . Prólogo de Horst Ludwig Ullstein. Berlín: Springer-Verlag. ISBN 3-540-10784-3.
- 1 2 Bradbury, S. (1968). El microscopio: pasado y presente . Pergamon Press.
- 1 2 Fotomicrografía: una introducción a la fotografía con microscopio (Decimotercera edición). Eastman Kodak Company. 1935.
- 1 2 Beck, Conrad (1921). El microscopio: un manual sencillo . Vol. I (Primera ed.). Londres: R. & J. Beck, Ltd.
- ↑ Nothnagle, Paul E.; Chambers, William; Fellers, Thomas J.; Davidson, Michael W. "Iluminación para estereomicroscopía: luz reflejada (episcópica)" . MicroscopyU . Nikon.
- ↑ Chambers, William; Fellers, Thomas J.; Davidson, Michael W. "Iluminación para estereomicroscopía: iluminación de campo oscuro" . MicroscopyU . Nikon.
Lecturas adicionales
- Wilson, Erin E; Chambers, William; Pelc, Radek; Nothnagle, Paul; Davidson, Michael W (2020). «Estereomicroscopía en neuroanatomía» . En Pelc, Radek; Walz, Wolfgang; Doucette, J. Ronald (eds.). Neurohistología y técnicas de imagen . Neuromethods (153). Nueva York: Springer. pp. 245–274 . doi : 10.1007/978-1-0716-0428-1_9 . ISBN 978-1-0716-0426-7.
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