INFORME TÉCNICO SOBRE FABRICACIÓN INDUSTRIAL

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN PARA MICROSCOPIOS ESTEREOSCÓPICOS Cómo obtener los mejores resultados en aplicaciones industriales

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INFORME TÉCNICO SOBRE FABRICACIÓN INDUSTRIAL – SISTEMAS DE ILUMINACIÓN PARA MICROSCOPIOS ESTEREOSCÓPICOS

Introducción

Factores clave en la selección de la iluminación

En este informe se proporciona a los usuarios de microscopios este­ reoscópicos consejos útiles cuando se trata de seleccionar una ilumi­ nación o un sistema de iluminación óptimos para la observación de muestras.

Al seleccionar el tipo de iluminación, existen varios factores importan­ tes que se deben tener en cuenta para la observación microscópica de alta calidad y para la captura y el procesamiento de imágenes de una muestra: >> ¿Qué tipo de muestras se van a observar? >> ¿Qué características de las muestras se van a analizar? >> ¿Qué dificultades se experimentan con los tipos de iluminación utilizados actualmente? >> ¿Es necesario acceder a la muestra durante la observación con el microscopio (p. ej., manipulación con escalpelo, pinzas, soldador u otras herramientas)?

La iluminación utilizada para la observación microscópica tiene un efecto muy importante sobre la calidad de imagen final. La selección de la iluminación para obtener los mejores resultados depende del tipo de muestra y de sus principales características, así como de la aplicación y el objetivo de la observación microscópica [1, 2, 3, 4]. La siguiente información debería servir de ayuda a los usuarios de microscopios a la hora de seleccionar los sistemas de iluminación que produzcan los mejores resultados de captura y procesamiento de imágenes.

Ventajas de la iluminación LED (diodo electroluminiscente) La tecnología de iluminación LED para microscopios ofrece varias ventajas para la captura y el procesamiento de imágenes en el ámbito de la microscopía en comparación con las luces halógenas utilizadas habitualmente. Dichas ventajas son: >> Prolongación de la vida útil (de 25 000 a 50 000 horas). >> Reducción del consumo de energía. >> Temperatura de color natural. >> Fuente de "luz fría"→ menor generación de calor (útil para muestras sensibles a la temperatura). >> Diseño compacto y práctico. >> Temperatura de color constante incluso a niveles de brillo bajos.

Puede que los usuarios de microscopios tengan que probar diferentes tipos de iluminación hasta dar con la óptima [5, 6]. Antes de decidir cuál adquirir, los usuarios pueden organizar junto con un comercial de Leica Microsystems o un distribuidor autorizado una demostración de distintos sistemas de iluminación. Los sistemas de iluminación de la serie Leica LED5000 se utilizan principalmente para microscopios estereoscópicos de rendimiento superior como son, por ejemplo, el Leica M125, M165 o M205 [7]. Los sistemas de la serie Leica LED3000 se utilizan principalmente para microscopios estereoscópicos de rutina como son, por ejemplo, el Leica S4, S6, S8 APO, M50, M60 o M80 [7]. A continuación se facilita información básica sobre las series Leica LED5000 y LED3000.

AUTORES James DeRose Redactor científico, Marketing de microscopía estereoscópica y digital, Leica Microsystems AG, Suiza

Matthias Schacht Jefe de producto, Microscopía estereoscópica, Leica Microsystems AG, Suiza

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Resumen de sistemas de iluminación LED (diodo electroluminiscente) El anillo de luz (RL) aporta una iluminación brillante y uniforme de la muestra y resulta ade­ cuado para muchos tipos de muestras. Además, se encuentran disponibles difusores y filtros de luz polarizada para ambos tipos de anillos de luz. Estos accesorios reducen los problemas derivados del deslumbramiento y los reflejos de luz.

La iluminación coaxial (CXI), en la que el haz de luz es guiado a través de la óptica y reflejado desde la muestra, funciona mejor con muestras lisas y reflectantes. Resulta especialmente útil si deben detectarse pequeñas fisuras o evaluar la calidad de la superficie.

La iluminación casi vertical (NVI), que se logra con los LED situados muy cerca del eje óptico, proporciona una iluminación prácticamente exenta de sombras y resulta práctica en el caso de muestras con cavidades y orificios profundos o de aquellas que requieren distancias de trabajo grandes.

La iluminación de luz focal (SLI) con fibras ópticas flexibles ofrece una iluminación de alto contraste adecuada para muchos tipos de muestras.

La iluminación difusa o altamente difusa (DI y HDI) está diseñada para muestras altamente reflectantes, no planas o en forma de arco en las que resulta complicado capturar y procesar imágenes debido a la gran cantidad de retroiluminación reflejada.

La iluminación multicontraste (MCI), que utiliza un contraste repetible con iluminación procedente de dos direcciones y ángulos, resulta útil en el caso de muestras con detalles difíciles de localizar.

La retroiluminación (BLI) proporciona diascopía en el caso de muestras transparentes.

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Resultados obtenidos con los sistemas de iluminación Leica LED5000 y LED3000 A continuación se muestran imágenes de ejemplo de varias muestras. Las imágenes se grabaron con un microscopio estereoscópico Leica M165 equipado con una cámara digital Leica DFC495 y un sistema de iluminación de la serie LED3000 o LED5000. Muestra: circuito impreso (PCB)

Iluminación con anillo de luz (RL): múltiples características de la muestra

Iluminación casi vertical (NVI): orificios y cavidades

Iluminación coaxial (CXI): arañazos y textura superficial

Iluminación de luz focal (SLI): múltiples características de la muestra

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Muestra: pieza de un implante de cadera

Iluminación con anillo de luz (RL): múltiples características de la muestra

Iluminación casi vertical (NVI): orificios y cavidades

Iluminación altamente difusa (HDI): zonas reflectantes

Iluminación de luz focal (SLI): múltiples características de la muestra

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Muestra: microelectrónica

Iluminación con anillo de luz (RL): múltiples características de la muestra

Iluminación coaxial (CXI): textura superficial

Iluminación casi vertical (NVI): orificios y cavidades

Iluminación altamente difusa (HDI): zonas reflectantes

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Otras recomendaciones Además de la óptica de alta calidad que se utiliza en los microscopios de Leica Microsystems, a la hora de seleccionar un sistema de iluminación es importante identificar las características de la muestra que se van a analizar y el campo visual, es decir, el campo del objeto, necesario. También merece la pena tener en cuenta las ventajas de la codificación informática y el rendi­ miento óptico adecuado del microscopio, es decir, las lentes del objetivo, que pueden ser de tipo plan, planapocromático, acromático, etc. Recuerde que existen otros factores que se deben tener en cuenta para la iluminación: >> Es posible que determinados sistemas de iluminación no sean compatibles con el rendimiento óptico necesario. Por ejemplo, el sistema de iluminación Leica LED5000 RL no se puede uti­ lizar con una lente de objetivo 2.0x. >> Al utilizar microscopios estereoscópicos con revólver portaobjetivos o configuraciones de microscopios con distancias de trabajo reducidas, valore emplear sistemas de iluminación alternativos como, por ejemplo, el foco LED Leica (SLI) con sistema de fibra óptica flexible, en lugar del anillo de luz LED Leica (RL).

Conclusión Seleccionar el mejor sistema de iluminación para la observación de muestras con un microsco­ pio estereoscópico no siempre resulta sencillo. No obstante, los consejos y recomendaciones recogidos en este informe pueden ayudar a los usuarios a la hora de investigar sobre los dife­ rentes sistemas de iluminación y de seleccionar el que ofrezca los mejores resultados en la observación y la grabación de imágenes con microscopios estereoscópicos. En las páginas siguientes encontrará una guía de selección rápida para los sistemas de ilumi­ nación de las series Leica LED3000 y LED5000. Esta guía puede resultar muy útil para aque­ llos usuarios de microscopios que estén intentando seleccionar el sistema de iluminación más adecuado para una muestra o una aplicación en particular.

Referencias/Lectura adicional 1. Nelson, L.: Sample Determines Lighting Techniques, Back to Basics Microscopy. R&D Magazine 43 (7): 49 (2001). 2. Diez, D.: Metallography – an Introduction: How to Reveal Microstructural Features of Metals and Alloys. Science Lab. 3. Christian, U. y Jost, N.: Metallography with Color and Contrast: The Possibilities of Micro­ structural Contrasting. Science Lab. 4. Ockenga, W.: Polarization Contrast: An Introduction. Science Lab. 5. Goeggel, D. y Schlaffer, G.: 3D Visualization of Surface Structures, Vertical Resolution – Small Steps, Big Effect. Science Lab. 6. Birlenbach, M. y Holenstein, R.: Higher Motivation, Longer Concentration – Ergonomics as a Competitive Advantage: Microscope Workplace Design in Quality Control. Science Lab. 7. Goeggel, D.: Factors to Consider When Selecting a Stereo Microscope. Science Lab.

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GUÍA DE SELECCIÓN RÁPIDA para Leica LED3000/LED5000

Código de pedido Características de la muestra/aplicación Muestra plana Muestra pulida plana Superficie/perfil estructurado Superficies brillantes Superficies metálicas Arañazo Cavidad Taladros/orificios Superficies reflectantes (p. ej., un espejo) Muestras translúcidas Muestras transparentes Características de la iluminación Iluminación sin sombras (homogénea) Iluminación brillante Campo de objeto grande Iluminación de alto contraste Distancia de trabajo – corta (150 mm) Diferentes segmentos de iluminación Ajustes reproducibles Contraste repetible Desplazamiento de la muestra sencillo Iluminación perpendicular Posicionamiento flexible de la iluminación

LED5000 HDI Altamente difusa

LED5000 CXI Coaxial

LED5000 NVI Casi vertical

LED5000 MCI Multicontraste

LED5000 SLI Foco

LED5000 RL Anillo de luz

LED3000 BLI Retroilumina­ ción

LED3000 DI Difusa

LED3000 NVI Casi vertical

LED3000 MCI Multicontraste

LED5000 LED3000 SLI Foco

Imagen

LED3000 LED3000 RL Anillo de luz

Nombre de la iluminación

10450271 10450508 10450507 10450657 10450660 10450661 10450494 10450548 10450561 10450658 10450656 10450062 10450659 transparente

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1) 1)

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1)

–2) –2)

–2) –2)

–2) –2)

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1)

1)

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1)

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1)

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– 3) 3)

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3) 3)

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3)

3)

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3)

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3)

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3)

3)

3)

3)

3)

3)

3)

3)

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= ideal; = buena; = no ideal; – = imposible; 1) con difusor para reducir los reflejos, con filtros de polarización para minimizar los reflejos; 2) posible con bases de diascopía específicas (bases TL); 3) en combinación con el software Leica Application Suite (LAS)

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Código de pedido Combinaciones de microscopios S4/S6/S6 E/S8 APO M50/M50/M80 M125 M165 C M165 FC M205 A M205 C M205 FA Z6/Z16/Z6 APO/ Z16 APO DMS300/DMS1000 Datos técnicos/ Especificaciones Conectividad SmartTouch Control mediante Leica Application Suite Tipo de iluminación – LED – Halógena Distancia de trabajo recomendada (mm) N.º de LED (TL) N.º de niveles de brillo N.º de modos de iluminación Bus CAN/CTL2 Vida útil del LED (horas) (50 % de intensidad) Temperatura de color (K) Compatibilidad con FusionOptics Fuente de alimentación inducida Potencia (W) Panel de control en la fibra óptica flexible Panel de control integrado Diámetro interior/ tamaño del objetivo (mm) = ideal;

= buena;

LED5000 HDI Altamente difusa

LED5000 CXI Coaxial

LED5000 NVI Casi vertical

LED5000 MCI Multicontraste

LED5000 SLI Foco

LED5000 RL Anillo de luz

LED3000 BLI Retroilumina­ ción

LED3000 DI Difusa

LED3000 NVI Casi vertical

LED3000 MCI Multicontraste

LED3000 RL Anillo de luz

Imagen

LED5000 LED3000 SLI Foco

LED3000

Nombre de la iluminación

10450271 10450508 10450507 10450657 10450660 10450661 10450494 10450548 10450561 10450658 10450656 10450062 10450659 – – – – – – – –

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– 4)

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4)

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– 60–150

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– 60–150

– 50–200

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– 50–80

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– 5–400

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– 60–70

24 10 9

2 10 3

4 10 9

2 10 1

36 10 1

36 10 1

40 10 19

2 10 3

9 10 5

2 10 1

2 10 1

132 10 3

50,000

50,000

50,000

50,000

30,000

30,000

50,000

50,000

50,000

50,000

50,000

30,000

5,600 –

5,600 –

5,700 –

5,600 –

6,000 –

6,000

5,600

5,600

5,700

5,600

6,200

6,500

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–

–

–

–

–

–

–

–

–

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15 –

5

10 –

10 –

10

10 –

10 –

5

15 –

15 –

10 –

25 –

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65

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80

– 58

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58

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= no ideal; – = imposible; 4) con objetivo acromático de 65 mm de diámetro (objetivo MD)

80

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www.leica-microsystems.com

El lema proclamado por Ernst Leitz en 1907, "Con el usuario, para el usuario", describe la fructífera colaboración con los usuarios finales y la increíble capacidad de innovación de Leica Microsystems. Hemos desarrollado cinco valores de marca que consolidan esta tradición: soluciones pioneras, calidad suprema, espíritu de equipo, dedicación a la ciencia y mejora continua. Para nosotros, vivir conforme a estos valores significa: Living up to Life. INDUSTRY DIVISION El principal interés de la Industry Division de Leica Microsystems consiste en ayudar a los clientes a conseguir resultados de la mayor calidad posible. Leica Microsystems ofrece los mejores y más innovadores sistemas de captura y procesamiento de imágenes para observar, medir y analizar las microestructuras en aplicaciones industriales tanto rutinarias como de investigación, en la ciencia de materiales y el control de calidad, en investigaciones forenses y en aplicaciones educativas.

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