Un condensador es una lente óptica que convierte un haz de luz divergente desde una fuente de luz puntual en un haz paralelo o convergente para iluminar el objeto que se va a fotografiar.
Los condensadores son una parte esencial de cualquier dispositivo de obtención de imágenes, como microscopios , ampliadores , proyectores de diapositivas y telescopios. El concepto es aplicable a todo tipo de radiación que sufre una transformación óptica, como los electrones en la microscopía electrónica , la radiación de neutrones y la óptica de radiación de sincrotrón.
Los condensadores se encuentran encima de la fuente de luz y debajo de la muestra en un microscopio vertical, y encima de la platina y debajo de la fuente de luz en un microscopio invertido . Actúan para recoger la luz de la fuente de luz del microscopio y concentrarla en un cono de luz que ilumina la muestra. La apertura y el ángulo del cono de luz deben ajustarse (a través del tamaño del diafragma) para cada lente objetivo diferente con diferentes aperturas numéricas.
Los condensadores suelen estar compuestos por un diafragma de apertura variable y una o más lentes. La luz procedente de la fuente de iluminación del microscopio pasa a través del diafragma y la lente o lentes la enfocan sobre la muestra. Después de atravesar la muestra, la luz diverge en un cono invertido para llenar la lente frontal del objetivo.
Hay tres tipos principales de condensadores de microscopio:
El condensador Abbe recibe su nombre de su inventor Ernst Abbe , quien lo desarrolló en 1870. El condensador Abbe, que fue diseñado originalmente para Zeiss, se monta debajo de la platina del microscopio. El condensador concentra y controla la luz que pasa a través de la muestra antes de entrar en el objetivo. Tiene dos controles, uno que acerca o aleja el condensador Abbe de la platina, y otro, el diafragma iris , que controla el diámetro del haz de luz. Los controles se pueden utilizar para optimizar el brillo, la uniformidad de la iluminación y el contraste. Los condensadores Abbe son difíciles de utilizar para aumentos superiores a 400X, ya que el cono aplanático solo es representativo de una apertura numérica (NA) de 0,6.
Este condensador está compuesto por dos lentes, una lente plano-convexa algo más grande que un hemisferio y una lente biconvexa grande que sirve como lente colectora para la primera. El foco de la primera lente está tradicionalmente a unos 2 mm de la cara plana que coincide con el plano de la muestra. Se puede utilizar una tapa con orificio 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 de condensadores de microscopios ópticos modernos, aunque su rendimiento óptico es deficiente. [1] [2] [3]
Un condensador aplanático corrige la aberración esférica en la trayectoria de la luz concentrada, mientras que un condensador compuesto acromático corrige tanto la aberración esférica como la cromática .
Las configuraciones de campo oscuro y contraste de fase se basan en un condensador Abbe, aplanático o acromático, pero al camino de la luz se le agrega un diafragma de campo oscuro o anillos de fase de varios tamaños. Estos elementos adicionales se alojan de diversas maneras. En la mayoría de los microscopios modernos (aproximadamente de la década de 1990), estos elementos se alojan en deslizadores que encajan en una ranura entre el iluminador y la lente del condensador. Muchos microscopios más antiguos alojan estos elementos en un condensador de tipo torreta, estos elementos se alojan en una torreta debajo de la lente del condensador y se giran para colocarlos en su lugar.
También se utilizan condensadores especializados como parte de los sistemas de contraste de interferencia diferencial y de contraste de modulación Hoffman , que tienen como objetivo mejorar el contraste y la visibilidad de las muestras transparentes.
En la microscopía de epifluorescencia , la lente objetivo actúa no sólo como un amplificador de la luz emitida por el objeto fluorescente , sino también como un condensador de la luz incidente .
El condensador Arlow-Abbe es un condensador Abbe modificado que reemplaza el diafragma iris, el portafiltros, la lámpara y la óptica de la lámpara por una pequeña unidad de visualización digital OLED o LCD. La unidad de visualización permite utilizar filtros sintetizados digitalmente para iluminación de campo oscuro, Rheinberg, oblicua y dinámica (que cambia constantemente) bajo control directo por ordenador. El dispositivo fue descrito por primera vez por el Dr. Jim Arlow en la revista Microbe Hunter, número 48.
Al igual que las lentes objetivas, los condensadores varían en su apertura numérica (NA). Es la NA la que determina la resolución óptica , en combinación con la NA del objetivo. Diferentes condensadores varían en su apertura numérica máxima y mínima, y la apertura numérica de un solo condensador varía dependiendo del ajuste del diámetro de la apertura del condensador . Para que se alcance la apertura numérica máxima (y, por lo tanto, la resolución) de una lente objetiva, la apertura numérica del condensador debe coincidir con la apertura numérica del objetivo utilizado. La técnica más comúnmente utilizada en microscopía para optimizar la trayectoria de la luz entre el condensador (y otros componentes de iluminación del microscopio) y la lente objetiva 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 las lentes objetivas, una lente condensadora con una apertura numérica máxima de más de 0,95 está diseñada para usarse bajo inmersión en aceite (o, más raramente, bajo inmersión en agua), con una capa de aceite de inmersión colocada en contacto tanto con el portaobjetos/cubreobjetos como con la lente del condensador. Un condensador de inmersión en aceite puede tener típicamente una apertura numérica de hasta 1,25. Sin esta capa de aceite, no solo no se logra la apertura numérica máxima, sino que el condensador puede no ser capaz de enfocar la luz con precisión en el objeto. Los condensadores con una apertura numérica de 0,95 o menos están diseñados para usarse sin aceite u otro fluido en la lente superior y se denominan condensadores secos. Los condensadores duales secos/de inmersión 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 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 la ' Micrographia ' que entiende las razones de su eficiencia. Los 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. Se trataba de 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 esta mejora pronto, debido a la obsesión por resolver objetos de prueba como diatomeas y rejillas regladas de Nobert . A finales de la década de 1840, los fabricantes ingleses como Ross, Powell y Smith podían suministrar condensadores altamente corregidos en sus mejores soportes, con el centrado y el enfoque adecuados. Se afirma erróneamente que estos desarrollos fueron puramente empíricos: nadie puede diseñar un buen condensador acromático, corregido esféricamente basándose únicamente en datos empíricos. [ cita requerida ] En el continente, en Alemania, el condensador corregido no se consideraba ni útil ni esencial, principalmente debido a una mala comprensión de los principios ópticos básicos involucrados. Por lo tanto, la empresa alemana líder, Carl Zeiss en Jena, no ofreció nada más que un condensador cromático muy pobre hasta finales de la década de 1870. Los fabricantes franceses, como Nachet, proporcionaron 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 realizar fotografías satisfactorias de bacterias, Abbe produjo un diseño acromático muy bueno en 1878.
