Microscopio estereoscpico

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Microscopio estereoscópico 1
Microscopio estereoscópico
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¿Qué es?
El microscopio estereoscópico es un tipo de microscopio óptico que permite observar la 
muestra generando una imagen en tres dimensiones. Esta es su característica principal 
que lo distingue del resto de microscopios donde la muestra siempre es observada en 
dos dimensiones.
En los microscopios binoculares convencionales la muestra es siempre observada a 
través de un solo objetivo. Esto implica que la imagen que llega a los dos ojos es 
exactamente la misma y, por lo tanto, no puede generarse una visión tridimensional.
Los microscopios estereoscópicos, en cambio, observan la muestra a través de dos 
lentes distintas. Esto permite que la imagen que llega a cada ojo sea ligeramente 
distinta. La combinación de estas dos imágenes mediante nuestros ojos produce el 
efecto tridimensional.
Los microscopios estereoscópicos son en general microscopios de luz reflejada. Es 
decir, un foco ilumina la muestra y la luz reflejada por la muestra es observada a través 
de los objetivos y oculares. De este modo se pueden observar muestras sin necesidad 
de laminarlas como en el caso de los microscopios de luz transmitida, donde la luz 
atraviesa la muestra antes de llegar al objetivo. Este es el motivo por el cual 
generalmente los microscopios estereoscópicos tampoco tienen ni condensador ni 
diafragma.
Este tipo de microscopio es por lo tanto adecuado para observar de forma aumentada 
todo tipo de objetos sin necesidad de llevar a cabo un proceso de preparado de la 
muestra. Esto los hace muy útiles en todo tipo de campos y aplicaciones incluyendo el 
control de calidad de materiales, la construcción de microcircuitos, el montaje de relojes 
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o procedimientos de microcirugía. En general, los microscopios estereoscópicos son 
muy utilizados en campos donde debe manipularse la muestra mientras se observa.
Los microscopios estereoscópicos destacan por su versatilidad. Son un gran 
instrumento para todas aquellas personas que se inician en el mundo de la microscopía 
ya que no requieren ningún tipo de preparación de la muestra.
Aumento
El aumento que puede alcanzar un microscopio estereoscópico es siempre menor que 
el que se consigue con los microscopios ópticos convencionales. Esto es debido a las 
aberraciones ópticas introducidas en este tipo de microscopios.
Es verdad que existen microscopios estereoscópicos que pueden proporcionar un 
aumento de hasta 300x. Sin embargo, esto es poco habitual ya que tampoco existen 
muchas aplicaciones para las cuales sea necesario este poder de aumento en un 
microscopio estereoscópico.
Tipos de microscopio
Microscopio Greenough
Los dos objetivos tienen una cierta inclinación entre ellos, normalmente de entre 10 
y 12 grados. Esto es suficiente para crear dos imágenes ligeramente distintas que 
proporcionan el efecto tridimensional. Este diseño fue desarrollado por el 
americano Horatio S. Greenough y fue el primer tipo de microscopio estereoscópico 
que funcionó correctamente. Actualmente es el más usado para tareas cotidianas, 
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su diseño robusto requiere de poco mantenimiento y suelen ser más económicos 
que los microscopios estereoscópicos de objetivo principal común.
Microscopio de objetivo principal común
La imagen es observada con un objetivo de gran tamaño. El haz de luz proveniente 
de la parte izquierda del objetivo es dirigido hacia un ocular mientras que el haz 
correspondiente a la parte derecha es dirigido hacia el otro ocular. De este modo, 
las dos imágenes observadas en cada ocular no son las mismas y es posible 
generar el efecto tridimensional. Este tipo de microscopio estereoscópico suele ser 
utilizado para aplicaciones complejas que requieren sistemas adicionales de 
iluminación o accesorios ópticos avanzados.
Historia
El primer instrumento parecido a un microscopio estereoscópico del que se tiene 
conocimiento fue construido por el fraile capuchino Chérubin d’Orléans en 1671.
No fue hasta dos siglos más tarde que Charles Wheatstone escribió un tratado 
describiendo las bases teóricas para construir un microscopio estereoscópico.
Microscopio estereoscópico 4
El primer microscopio estereoescópico plenamente funcional fue diseñado por Horatio 
S. Greenough a finales del siglo XIX. Greenough presentó su diseño a la empresa 
alemana fabricante de microscopios Carl Zeiss. Esta empresa introdujo algunas 
mejoras en el diseño presentado por Greenough y decidió comercializar el nuevo 
microscopio.
En 1957, la American Optical Company introdujo el microscopio estereoscópico de 
objetivo principal común (conocido por sus siglas en inglés CMO: Common Main 
Objective). Este microscopio está basado en un diseño modular que le permite añadir 
accesorios ópticos resultando así en una mayor versatilidad que el diseño Greenough. 
Este nuevo concepto fue también adoptado por todos los fabricantes de microscopios 
estereoscópicos.
Actualmente la mayoría de fabricantes construyen microscopios estereoscópicos con 
los dos principios. La decisión entre uno u otro depende sobretodo de la aplicación para 
la que vayan a ser utilizados y del presupuesto ya que los microscopios de objetivo 
principal común suelen ser más caros debido a su mayor complejidad.
Diferencia entre microscopio estereoscópico y 
microscopio binocular
La principal diferencia es que en un microscopio estereoscópico la muestra es 
observada en tres dimensiones mientras que en el microscopio binocular la imagen 
observada es bidimensional. Esto es así porque en el microscopio estereoscópico las 
imágenes que llegan a cada uno de los dos oculares son ligeramente distintas mientras 
que en el microscopio binocular la imagen es exactamente la misma en los dos 
oculares.
La confusión existe porque los microscopios estereoscópicos tienen siempre dos 
oculares y, por lo tanto, no es incorrecto decir que un microscopio estereoscópico es 
binocular. Sin embargo, la afirmación inversa es falsa ya que un microscopio binocular 
no es necesariamente estereoscópico.
Partes
Oculares
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Lentes más cercanos al ojo. Siempre deben haber dos oculares porque sino no se 
forma la imagen tridimensional. Dentro de cada ocular existe un sistema de lentes 
 que corrige posibles aberraciones ópticas para que la imagen sea lo más nítida 
posible. En este tipo de microscopios el aumento de los oculares suele ser de 10x. 
Aún así, también son habituales los oculares con aumentos de 5x o 20x.
Objetivos
Lentes más cercanos al objeto. El aumento del objetivo en este tipo de 
microscopios es normalmente de 2x o 4x. Pueden haber dos objetivos, o uno de 
gran tamaño.
Tubo
El tubo es una pieza mecánica que conecta estructuralmente el objetivo y los 
oculares. La función de esta parte del microscopio es mantener en una posición fija 
sus distintas lentes, esto permite mantener el enfoque de la observación. En su 
cara interior el tubo es totalmente negro y opaco para eliminar posibles reflejos.
Cabezal
El cabezal del microscopio estereoscópico es la parte en la que se encuentran 
montados los oculares y que los conecta con el tubo. En muchos microscopios el 
cabezal puede ser rotado unos grados para facilitar la observación por parte de 
distintos usuarios. También gracias al montaje de los oculares en el cabezal es 
posible variar la distancia entre ellos para adaptarlos a las necesidades del 
observador.
Base
La base es la parte más inferior del microscopio estereoscópico y que le 
proporciona estabilidad. Normalmente esta parte es la más pesada del 
microscopio para garantizar que el microscopio no caiga en caso de recibir algún 
golpe. Justo encima de la base encontramos la platina en la que se coloca la 
muestra.
Platina
La platina es la parte del microscopio en la que se coloca la muestra. En los 
microscopios compuestos convencionalesla platina tiene siempre un agujero a 
través del cual pasa la luz e ilumina la muestra. Este no es el caso en 
los microscopios estereoscópicos ya que mayoritariamente estos microscopios 
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funcionan por luz reflejada. Por este motivo, en estos microscopios la platina es 
simplemente una plataforma montada directamente sobre la base.
Algunos microscopios estereoscópicos vienen equipados también con un sistema 
de iluminación situado debajo la platina. En estos casos la muestra debe ser 
suficientemente delgada para dejar pasar la luz. En caso contrario, la observación 
resulta totalmente opaca.
Pinzas
Las pinzas están montadas directamente en la platina y permiten mantener la 
muestra en su sitio. Estas se utilizan solo en caso de observar muestras delgadas 
por luz transmitida utilizando la luz emitida desde la base.
Columna
La columna es un elemento estructural del microscopio que permite ajustar 
la posición vertical del tubo y cabezal del microscopio. Ajustando esta posición 
vertical se puede modificar la distancia entre la muestra y el objetivo, de modo que 
es posible ajustar el enfoque de la observación.
Tornillo de enfoque
El tornillo de enfoque es un tornillo situado cerca de la columna del microscopio 
que se utiliza para regular la posición vertical del tubo y del cabezal, es decir, del 
sistema óptico del microscopio estereoscópico.
Tornillo de zoom
Algunos microscopios estereoscópicos tienen también un tornillo de zoom para 
modificar la distancia entre algunas de las lentes del microscopio. Esto permite 
ajustar el zoom de la imagen observada.
Lámpara
En la gran mayoría de las aplicaciones, los microscopios estereoscópicos 
funcionan mediante luz reflejada. Esto significa que una lámpara ilumina la 
muestra y a continuación parte de esta luz es reflejada y llega a los objetivos. Para 
que este sistema funcione es necesaria una lámpara que ilumine la muestra en su 
cara superior. Normalmente esta lámpara está situada cerca del objetivo.
La alternativa al sistema de luz reflejada es la luz transmitida. En este caso la luz 
proviene desde la platina y pasa a través de la muestra hasta llegar al objetivo. No 
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todos los microscopios estereoscópicos disponen de este sistema. En caso de 
estar presente, esta lámpara está siempre situada en la base, debajo la platina.
Prisma óptico
Los microscopios estereoscópicos son instrumentos ópticos técnicamente 
complejos. Su montaje óptico requiere la utilización de prismas para dirigir la luz 
proveniente del objetivo hacia los oculares. La forma y cantidad de prismas en un 
microscopio óptico depende de su diseño interno, que puede ser de 
tipo Greenbough o de objetivo principal común.
Tercer ocular
Algunos microscopios estereoscópicos tienen también un tercer ocular. La función 
de este ocular adicional es ofrecer un puerto en el que se puede conectar 
una cámara digital para transmitir las imágenes a un ordenador. Esta 
configuración es útil y habitual siempre que sea necesario guardar imágenes de las 
observaciones.
Usos en la botánica
Podemos observar plantas o partes de plantas para ayudar-nos en su clasificación, así 
como para detectar e identificar diferentes patologías, como pulgón, hongos e insectos. 
También nos es útil para identificar a poco aumento especies de hongos y setas, no 
nos será útil para observar esporas.
Usos en zoología
Es un instrumento que utilizamos en todo el trabajo de disección, así como para ver en 
detalle insectos y clasificar especies. También para observar patógenos o parásitos en 
animales. Dependiendo de la muestra se trabaja en diascopía (luz transmitida) o 
episcopía (luz incidente).
Microscopio electrónico
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Un microscopio electrónico usa electrones en lugar de fotones o luz visible para 
formar imágenes de objetos diminutos. Los microscopios electrónicos permiten 
alcanzar amplificaciones mayores antes que los mejores microscopios ópticos, debido 
a que la longitud de onda de los electrones es bastante menor que la de los fotones.
El primer microscopio electrónico fue diseñado por Ernst Ruska y Max 
Knoll entre 1925y 1932, quienes se basaron en los estudios de Louis-Víctor de 
Broglie acerca de las propiedades ondulatorias de los electrones.
[Donde h = constante de Plank; v= la velocidad, y m= masa de la partícula]. 
De aquí podemos deducir que, cuanto mayor sea esa velocidad de aceleración de los 
electrones, menor es la longitud de onda y, por lo tanto, el poder de resolución mayor.
El microscopio electrónico posibilita también obtener una mayor profundidad de campo, 
lo que permite conseguir un efecto más real de las tres dimensiones.
En el mundo de lo más pequeño, no existe el color con la longitud de onda electrónica 
y, por lo tanto, las imágenes aparecen en blanco y negro.
La energía que se maneja en estos sistemas esta representada por una unidad 
denominada electronvoltio (símbolo eV).
Un electronvoltio se define como una unidad de energía para el electrón cuando es 
acelerado por una diferencia de potencial de un voltio. Este valor se obtiene 
experimentalmente y equivale aproximadamente a 1,602176462 x 10-19 Julios.
Microscopio electrónico de transmisión
La principal característica del microscopio electrónico de transmisión es que se 
utilizan los electrones que atraviesan la muestra.
En primer lugar los electrones son conducidos hacia la muestra mediante las lentes 
electromagnéticas. Cuando los electrones impactan contra la muestra, algunos de 
https://es.wikipedia.org/wiki/Fot%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Luz_visible
https://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_onda
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ellos consiguen atravesarla y otros son dispersados. Los electrones que pueden 
pasar al otro lado de la muestra son capturados por un detector dando lugar así a 
una imagen.
La cantidad de electrones que atraviesa la muestra sin desviarse varía en función 
de las características internas de la muestra. Dicho de otro modo, hay partes de la 
muestra que presentan más transparencia a los electrones que otras. Esto da lugar 
a zonas más oscuras (menos electrones atraviesan la muestra y llegan al detector) 
y zonas más claras (más electrones atraviesan la muestra y llegan al detector).
Para utilizar esta técnica es necesario preparar la muestra para que sea muy 
delgada (espesor inferior a 2000 ángstroms). De lo contrario, demasiado espesor 
impide que los electrones puedan atravesarla.
Con este instrumento se alcanza aumentos de 1000 000x.
Esta técnica de microscopía es muy útil para visualizar los detalles internos de una 
muestra, por ejemplo, estructuras cristalinas. A nivel conceptual esta técnica es 
similar a realizar una radiografía de la muestra.
La principal limitación que tiene esta técnica es que no permite extraer información 
de la superficie de la muestra. Es decir, no permite observar detalles como la forma 
o rugosidad de la muestra que se observa. Para observar este tipo de 
características es necesario utilizar la microscopía electrónica de barrido.
Microscopio electrónico de barrido
En el microscopio electrónico de barrido también es necesario que los electrones 
impacten contra la muestra. En este caso, los electrones no iluminan toda la 
muestra simultáneamente sino que se hace un escaneado recorriendo los distintos 
puntos de la muestra.
Cuando los electrones impactan con la muestra estos pierden parte de su energía 
debido a distintas interacciones. Parte de su energía inicial se transforma en calor o 
en emisiones de rayos X. Además, se produce también la emisión de electrones 
que se desprenden de la superficie de la muestra. Estos electrones se conocen 
como electrones secundarios.
El principio de funcionamiento de los microscopios electrónicos de barrido se basa 
en medir alguna de estas propiedades para extraer información de la muestra 
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observada. Generalmente, esto consiste en medir la cantidad deelectrones 
secundarios que emite la superficie cuando es bombardeada con electrones.
Esta técnica de microscopía es muy útil para observar los detalles de la superficie 
de microorganismos. Es habitual realizar una preparación de la muestra 
depositando primero una capa de metal sobre la muestra. De esta forma, existen 
más electrones secundarios que pueden desprenderse cuando se aplica el haz 
principal de electrones. Este proceso de preparación es en general más sencillo 
que el que se debe realizar para la microscopía electrónica de transmisión.
El aumento que alcanzan este tipo de microscopios es menor que el que se puede 
obtener con un microscopio electrónico de transmisión. Sin embargo, la información 
tridimensional que proporciona esta técnica lo convierte en un instrumento muy útil 
para determinados tipos de muestras.
Partes
Fuente de electrones
Es equivalente a la fuente de luz en un microscopio óptico. En este caso es 
necesario disponer de un emisor de electrones. En general se utiliza un filamento 
de tungsteno. Este filamento es calentado de modo que la energía de sus átomos y 
electrones aumenta. A partir de un cierto nivel energético los electrones poseen 
suficiente energía para escapar de sus átomos. Estos electrones libres son a 
continuación dirigidos hacia la muestra.
Lentes electromagnéticos
Estas lentes generan campos eléctricos y magnéticos de modo que su interacción 
con los electrones hace que sus trayectorias diverjan o converjan en un punto.
Cámaras de vacío
El procedimiento expuesto anteriormente debe llevarse a cabo dentro de una 
cámara de vacío. De lo contrario, los electrones interactuarían con las moléculas 
del aire y no sería posible determinar sus trayectorias adecuadamente. La muestra 
que se observa debe colocarse también dentro de la cámara de vacío. Este es uno 
de los motivos por el cual no es posible observar muestras vivas con un 
microscopio electrónico.
Detector (pantalla fluorescente)
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Una vez los electrones han impactado contra la muestra es necesario medir algún 
tipo de información para poder reconstruir la imagen de la muestra. Una opción 
consiste en utilizar una pantalla fluorescente. Esta pantalla reacciona de modo 
distinto según cual sea el número de electrones que impactan en ella. De este 
modo es posible detectar las zonas donde impactan más o menos electrones y 
deducir así la imagen de la muestra. Existen alternativas a las pantallas 
fluorescentes, por ejemplo, sensores CCD.
A continuación, la información capturada por la pantalla fluorescente es transmitida 
a un ordenador que puede asignar colores artificiales a la imagen obtenida. En los 
microscopios ópticos estos componentes no son necesarios porque la luz 
proveniente de la muestra es directamente observada con el ojo humano. Dado 
que nuestros ojos no están preparados para detectar electrones debemos 
incorporar este elemento detector en un microscopio electrónico.