Un condensador es una lente óptica que transforma un haz de luz divergente desde una fuente de luz puntual en un haz paralelo o convergente para iluminar un objeto del que se va a fotografiar.
Los condensadores son una parte esencial de cualquier dispositivo de imágenes, como microscopios , ampliadoras , proyectores de diapositivas y telescopios. El concepto es aplicable a todo tipo de radiación sometida a transformación óptica, como los electrones en microscopía electrónica , la radiación de neutrones y la óptica de radiación sincrotrón.
Los condensadores están ubicados 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 objetivo diferente con diferentes aperturas numéricas.
Los condensadores suelen constar de un diafragma de apertura variable y una o más lentes. La luz de la fuente de iluminación del microscopio pasa a través del diafragma y la(s) lente(s) la enfoca(n) sobre la muestra. Después de atravesar la muestra, la luz diverge formando un cono invertido para llenar la lente frontal del objetivo.
Hay tres tipos principales de condensadores para microscopios:
El condensador Abbe lleva el nombre de su inventor Ernst Abbe , quien lo desarrolló en 1870. El condensador Abbe, que fue diseñado originalmente para Zeiss, está montado debajo de la platina del microscopio. El condensador concentra y controla la luz que pasa a través de la muestra antes de ingresar al objetivo. Dispone de dos controles, uno que acerca o aleja el condensador de Abbe del escenario, 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 usar para aumentos superiores a 400X, ya que el cono aplanático sólo es representativo de una apertura numérica (NA) de 0,6.
Este condensador está compuesto por dos lentes, una lente planoconvexa algo más grande que un hemisferio y una lente biconvexa grande que sirve como lente colectora de la primera. El foco de la primera lente está tradicionalmente a unos 2 mm de distancia de la cara plana que coincide 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 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 la aberración tanto esférica como 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 tope de campo oscuro o anillos de fase de varios tamaños. Estos elementos adicionales se alojan de diversas formas. En la mayoría de los microscopios modernos (alrededor de la década de 1990), dichos elementos están alojados en controles deslizantes que encajan en una ranura entre el iluminador y la lente del condensador. Muchos microscopios más antiguos albergan estos elementos en un condensador tipo torreta; estos elementos se alojan en una torreta debajo de la lente del condensador y se giran hasta su lugar.
También se utilizan condensadores especializados como parte de los sistemas de contraste de interferencia diferencial y contraste de modulación Hoffman , cuyo objetivo es mejorar el contraste y la visibilidad de las muestras transparentes.
En la microscopía de epifluorescencia , la lente del objetivo actúa no sólo como lupa de la luz emitida por el objeto fluorescente , sino también como condensador de la luz incidente .
El condensador Arlow-Abbe es un condensador Abbe modificado que reemplaza el diafragma de iris, el portafiltro, la lámpara y la óptica de la lámpara con una pequeña unidad de visualización digital OLED o LCD. La unidad de visualización permite filtros sintetizados digitalmente para iluminación de campo oscuro, Rheinberg, oblicua y dinámica (en constante cambio) bajo control directo por computadora. 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. Los 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 de objetivo, la apertura numérica del condensador debe coincidir con la apertura numérica del objetivo utilizado. La técnica más comúnmente utilizada en microscopía para optimizar el camino de la luz entre el condensador (y otros componentes de iluminación del microscopio) y la lente del objetivo se conoce como iluminación de Köhler .
La NA máxima está limitada por el índice de refracción del medio entre la lente y la muestra. Al igual que con las lentes de objetivo, una lente de condensador 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 colocada en contacto tanto con el portaobjetos como con el objetivo. cubreobjetos y la lente del condensador. Un condensador de inmersión en aceite normalmente puede tener una NA de hasta 1,25. Sin esta capa de aceite, no sólo no se logra la apertura numérica máxima, sino que es posible que el condensador no pueda enfocar con precisión la luz sobre 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 de inmersión/seco 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 la diapositiva.
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 planoconvexa y demuestra en la ' Micrographia ' que comprende las razones de su eficacia. Los creadores del siglo XVIII, como Benjamin Martin, Adams y Jones, comprendieron la ventaja de condensar el área de la fuente de luz en la del objeto en el escenario. Se trataba de una simple lente planoconvexa o biconvexa 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, Felix Dujardin y Chevalier introdujeron el uso del condensador acromático en Francia. Los fabricantes ingleses adoptaron tempranamente esta mejora, debido a la obsesión por resolver objetos de prueba como las diatomeas y las rejillas regladas por Nobert . A finales de la década de 1840, fabricantes ingleses como Ross, Powell y Smith; todos podrían suministrar condensadores altamente corregidos en sus mejores soportes, con centrado y enfoque adecuados. Se afirma erróneamente que estos desarrollos fueron puramente empíricos: nadie puede diseñar un buen condensador acromático con corrección esférica basándose únicamente en datos empíricos. [ cita necesaria ] 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. Así, la principal empresa alemana, Carl Zeiss en Jena, no ofrecía nada más que un condensador cromático muy pobre a finales de la década de 1870. Los fabricantes franceses, como Nachet, ofrecieron excelentes condensadores acromáticos en sus stands. Cuando el destacado bacteriólogo alemán, Robert Koch , se quejó ante Ernst Abbe de que se veía obligado a comprar un condensador acromático Seibert para su microscopio Zeiss con el fin de tomar fotografías satisfactorias de bacterias, Abbe produjo un muy buen diseño acromático en 1878.
