Sistema de iluminaci´ on

Debido a que el microscopio funciona en modo a transmisi´on y reflexi´on, se dise˜n´o un sistema de iluminaci´on para cada uno. En ambos casos las muestras a observar corresponden a objetos extendidos en los que se desea tener un campo de ilumina-

Figura 4-5: Sistema de rotaci´on para PSA y PSG.

ci´on homog´eneo en el plano de enfoque. En consecuencia, se utiliz´o el modelo del iluminador de Koehler como base para el dise˜no.

Iluminador de Koehler

El iluminador de Koehler nace como una soluci´on alternativa al m´etodo de ilumi- naci´on critica, en el que se hace imagen de la fuente de luz sobre el plano de enfoque de la muestra [7, 10]. En la Fig. 4-6 se presenta el esquema b´asico de un iluminador de Koehler. Este est´a compuesto por una fuente de luz, seguido por una primera lente denominada colector, un par de aperturas f´ısicas y una segunda lente llamada con- densador. La apertura A funciona como apertura deStopcuando se analiza el sistema ´

optico tomando la fuente como objeto, no obstante, debido a que el iluminador de Koehler termina haciendo imagen de esta apertura en su plano imagen, se le suele

4.2. CONSIDERACIONES DE DISE ˜NO 121

denominar apertura de campo del iluminador, ya que esta define el ´area del plano de iluminaci´on, mientras que a la apertura B se le considera apertura de Stop debido a que esta limita la cantidad de energ´ıa que llega al plano de iluminaci´on, esta notaci´on de las aperturas es la que se sigue en este documento.

El colector cumple la funci´on de recoger la mayor cantidad de luz posible prove- niente de la fuente de luz y hacer imagen de ´esta en su plano conjugado, sobre el cual se ubica la apertura Stop. T´ıpicamente, se busca que la apertura num´erica del colector sea grande, de manera que el cono de luz colectado permita aprovechar la mayor cantidad de potencia. La apertura de campo se ubica a la distancia focal del colector de forma que rayos de luz provenientes de cada punto de la fuente contribu- yen para iluminar toda el ´area de la apertura de campo, similar a como se plantea en los modelos de sistemas telec´entricos [10]. Luego, cada punto de la apertura est´a conformado por rayos provenientes de toda la fuente, pero cada punto recibe ´unica- mente una porci´on de la intensidad generando un campo de iluminaci´on homog´eneo. La uniformidad de la iluminaci´on depender´a de la geometr´ıa de la fuente, esto se puede solventar ubicando un difusor justo despu´es de la fuente [11]. El condensador se ubica a su distancia focal de la apertura Stop, para as´ı, enviar la imagen de la fuente hacia el infinito y evitar que esta se superponga con la imagen de la muestra. Adem´as, luego del condensador se encuentra el plano objeto sobre el que se colocar´a la muestra, este corresponde al plano conjugado de la apertura de campo. Sobre el plano objeto se encuentra una imagen del campo de iluminaci´on homog´eneo presente en la apertura de campo, y este se utiliza para iluminar la muestra.

Si la forma de la fuente de luz no cambia dependiendo de su intensidad, se puede no utilizar unStop f´ısico en el sistema y en su lugar variar el voltaje de alimentaci´on. En ocasiones el recorrido que debe de realizar la luz desde la fuente hasta la muestra es muy largo o es necesario ubicar elementos adicionales en el sistema de iluminaci´on, para esto existe una versi´on modificada del iluminador que utiliza una lente adicional denominadarelay [10]. En la Fig. 4-7 se presenta un iluminador con relay, que como se puede observar presenta ciertas diferencias con respecto al iluminador de Koehler b´asico. En esta segunda configuraci´on del iluminador, el colector se ubica a su distan-

Fuente

Colector

Condensador

Apertura

B

Apertura

A

Planoobjeto

Figura 4-6: Esquema b´asico de un iluminador de Koehler.

cia focal de la fuente de luz enviando su imagen al infinito y colimando parcialmente la luz. En este tramo es posible ubicar elementos adicionales como polarizadores o l´aminas retardadoras. La lente de relay se ubica a su focal de la apertura de campo, permitiendo generar una imagen intermedia de la fuente y enviando la imagen de la apertura de campo al infinito. Finalmente, el condensador env´ıa la imagen de la fuente al infinito y genera una imagen de la apertura de campo a su distancia focal.

Apertura de campo Stop Condensador Colector Fuente Plano objeto Lente de relay

Figura 4-7: Esquema de un iluminador de Koehler con lente derelay.

Fuente de iluminaci´on

La selecci´on de la fuente de iluminaci´on es una de las tareas m´as importantes en la etapa de dise˜no de un sistema de microscop´ıa, dado que cada t´ecnica tiene sus propias restricciones. Las t´ecnicas de microscop´ıa de luz polarizada pueden aplicarse en una gran variedad de instrumentos, por ejemplo, los microscopios de campo claro,

4.2. CONSIDERACIONES DE DISE ˜NO 123

coherencia ´optica, fluorescencia, confocales u ´optica no l´ıneal, en los cuales las fuentes de iluminaci´on var´ıan desde l´amparas hal´ogenas hasta l´aseres pulsados [1]. En este trabajo, el microscopio implementado pertenece a la familia de las t´ecnicas de campo claro, en las que se utilizan fuentes parcialmente coherentes [12]. Adem´as, debido a que se realizar´an medidas cuantitativas basadas en los modelos presentados en el Cap´ıtulo 2, la luz debe ser cuasi-monocrom´atica.