Il microscopio digitale: quale acquistare, cosa osservare, come migliorare.

[Enotria]

Riprendo questo argomento già ottimamente anticipato da MattiaPof, perché penso che il microscopio digitale, se usato nel modo giusto, possa dare notevoli soddisfazioni, pur con una spesa minima: in ogni caso, anche con l'acquisto di tutti gli accessori consigliati, non supereremo i 100 Euro complessivi.

 

Con questo sia pur modesto investimento, intendiamo affrontare il problema della rappresentazione fotografica dei nostri soggetti preferiti, ottenendo:

- un buon microscopio con ottica zoom ed ingrandimenti compresi con continuità, fra un minimo di 7x fino ad un massimo di circa 200x (in ogni caso dipenderà dalle dimensioni dello schermo).

- Un modesto sistema illuminante autonomo a led.

- Un sistema di ripresa con risoluzione fra 1,3 Mpx e 5 Mpx reali ed utilizzabile per fotografia, filmati e time lapse.

- Un software di elaborazione più o meno semplificato, ma con la possibilità di effettuare misurazioni digitali.

- Possibilità di trasmissione dei dati mediante WiFi o USB/OTG direttamente sullo smartphone.

Alcuni semplici accessori ci permetteranno poi di ampliare notevolmente le prestazioni dello strumento:

- Una piattaforma a pantografo per la messa a fuoco di precisione, per l'esecuzione di riprese mediante stacking di immagini e per simulazioni tridimensionali.

- Sistema di illuminazione mediante spot a led, con possibilità di episcopia e/o diascopia.

- Sistemi e tecniche per illuminazione mediante luce polarizzata, ultravioletta ed infrarossa.

 

 

Naturalmente, con questo, non vogliamo certo neppure avvicinarci al mondo degli appassionati armati di fotocamere reflex, obiettivi da riproduzione, sistemi di ripresa automatizzati con Arduino, ecc. ecc.

 

Il nostro scopo sarà invece quello di fornire ai ragazzi ed agli studenti il modo di poter operare sui Forum, pubblicando immagini dignitose, pur con una minima spesa.

 

 

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(​​Immagine ripresa mediante stack, micro USB da 1,3 Mpx)

 

[Henry]

Ciao Andrea, grazie per il post! Solo con 100 euro prendi tutta sta roba? Ma tipo riusciresti a dirmi i prezzi dei vari strumenti?

[00xyz00]

Sono certo che @@Fede95 sarà molto interessata dopo le sue peripezie con il microscopio USB. Magari anche @@PiErGy che non ne ha uno professionale a disposizone.

[Gamberone]

O qualche pezzente come me che li si fermerà!

[00xyz00]

Magari anche @@macbaffo considerando quanto si è divertito quando l'ho fatto provare con una strumentazione di un certo calibro

 

 

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[Enotria]

Il microscopio digitale

Quale acquistare, cosa osservare, come migliorare

Inizialmente erano dedicati ai ragazzi, provenivano dalla Cina, costavano pochissimo, ma la loro qualità era decisamente scarsa, sia come meccanica, sia come ottica.

Ma il loro uso era semplicissimo e, pur nelle loro minime dimensioni, contenevano già tutto quello che ci serve: il microscopio ottico con un ingrandimento variabile in continuità fino a 200x ed oltre, il sistema illuminante a led, il sistema di ripresa digitale in grado di fornire immagini fisse o filmati, un software di controllo semplificato, ma in grado di utili prestazioni come il time-lapse e la misurazione dei particolari.

C’era tutto quello che è indispensabile per un approccio economico alla microscopia, quello che difettava era solo la qualità.

 

Ma alcuni produttori di strumenti scientifici e medicali, Dino-Lite in primis, avevano apprezzato le ottime caratteristiche di questi piccoli strumenti ed iniziato a produrli elevandone la qualità ai suoi massimi livelli.

Su questa strada, altri hanno iniziato una produzione di strumenti che, pur non avendo la qualità (ed il costo) dei Dino-Lite, presentavano un buon livello qualitativo, divenendo di fatto uno standard dedicato a chiunque volesse avvicinarsi alla microscopia con una spesa minima, ma ottenendo ugualmente delle immagini quanto meno dignitose.

 

Vediamo allora quali strumenti della attuale produzione soddisfano le condizioni minime di qualità che abbiamo appena citato.

 

Trascuriamo i Dino-Lite che hanno dei costi decisamente troppo elevati, così pure tralasciamo i microscopi della prima generazione, dotati di sensori digitali con risoluzione 0,3 Mpx (VGA 640x480 pixel), decisamente troppo esigua anche per le ridotte esigenze di un ragazzino.

 

Quasi tutti i microscopi digitali della fascia che ci interessa hanno in dotazione un piccolo supporto formato da una base in plastica, una colonna portante di metallo ed un supporto con movimento a cremagliera in plastica (raramente in metallo).

 

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La risoluzione digitale di questi strumenti va da un minimo di 1,3 Mpx (1280x960 pixel) fino ai 5 Mpx (2592x1944 pixel). Fate attenzione però che questa risoluzione sia reale e non frutto di interpolazioni.

Salvo le poche eccezioni che saranno indicate, tutto quello che diremo, tutte le fotografie mostrate, sono fatte con questo che è il modello più diffuso e che troverete in vendita con vari marchi (Crenova, Gamuttek, UM012C, ecc.) pur essendo sempre lo stesso identico prodotto. Il loro costo varia dal minimo di 40 Euro circa ad un massimo di 70 Euro a seconda dei venditori.

 

Altri modelli simili sono quelli dotati di collegamento WiFi con il proprio cellulare, molto comodi per chi fa ricerca in zone isolate e vuole trasmettere immediatamente delle immagini per avere pareri e consulenze in tempo reale:

 

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Altri ancora hanno migliorato le prestazioni puntando sulla qualità dei materiali e del software in dotazione, ad esempio lo HOT con 5 Mpx reali, il collegamento allo smartphone via USB/OTG ed un ottimo software di elaborazioni delle immagini, con un costo attorno agli 80 Euro:

 

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Il primo dubbio che ci assalirà appena montato il microscopio sarà quello dell’ingrandimento massimo ottenibile. Per verificarlo ponete sulla base un righello millimetrato, girate la manopola dello zoom tutto verso il segno meno (-), mettete a fuoco allontanando il microscopio dal righello e scattate la prima foto. Poi girate la manopola dello zoom tutta verso il più (+), mettete a fuoco avvicinando lo strumento e di nuovo scattate.

Il risultato sarà qualcosa di simile a questo:

 

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Quindi, al minimo ingrandimento inquadro 60 millimetri, al massimo ingrandimento inquadro 2 millimetri.

Dato che il monitor con cui osservo è largo 400 millimetri, l’ingrandimento ottenuto sarà pari a 6,6x al minimo e 200x al massimo.

 

 

Immagino che ora passerete ad esaminare tutto quello che vi capita sotto mano e, dopo le prime prove, comincerete a rendervi conto di pregi e difetti di questo piccolo strumento.

 

 

 

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Drosera mentre cattura alcuni insetti

Ad esempio, nella foto della Drosera, si vedono le goccioline del collante con cui cattura gli insetti, che brillano per il riflesso dei led che illuminano il soggetto. In questo caso il riflesso dei led rende più interessante la foto, ma è una eccezione, in genere i forti riflessi dei led frontali vanno ridotti il più possibile, abbassando l’intensità della illuminazione al minimo o escludendola del tutto.

 

 

(Continua)

 

 

[macbaffo]

Ahahahah grazie ancora Carlo per l'esperienza :-D

[Enotria]

(Continuazione)

 

 

Una ottima soluzione, che migliora notevolmente l’illuminazione, è l’utilizzo di un faretto ausiliario posizionato di fianco al soggetto. Se avrete l’accortezza di prenderlo con il paraluce cilindrico, sarà poi molto facile aggiungere dei filtri polarizzanti o di correzione del colore. Il costo di quello illustrato è inferiore ai 12 Euro ed ha tre livelli di luminosità.

 

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Un campo in cui l’illuminazione di cui il microscopio è dotato si rivela scadente è quella degli oggetti metallici o che riflettono molto l’immagine dei led.

In questo caso si rende molto utile la cosiddetta “gabbia di luce” che, oltre tutto, non costa nulla e vedremo in seguito che sarà indispensabile anche per molti altri usi:

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La si prepara con un bicchiere in plastica bianca (caffè, yogurt, ecc) a cui faremo un foro sul fondo ed uno lateralmente. La luce verrà diretta sul foro laterale e, appena entrata nella campana bianca, si rifletterà su tutte le pareti eliminando qualsiasi ombra e qualsiasi riflesso.

 

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A sinistra il set fotografico, a destra la moneta senza gli antiestetici riflessi.

 

 

 

Apportiamo ora qualche altro piccolo miglioramento, in modo da completare un piccolo, ma completo studio per la microfotografia.

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Una delle modifiche più importanti è la sostituzione della colonna di supporto con una dello stesso diametro, ma ben più lunga (ex antenna TV tagliata a 42 cm.). Questo ci permette di allontanare il microscopio fino ai minimi ingrandimenti.

 

 

Poi ho acquistato un supporto a pantografo (14 Euro), che è utilissimo per posizionare il soggetto e per migliorare la precisione della messa a fuoco.

 

 

Ho poi eliminato le due lamelle ferma oggetti presenti sulla base in quanto inutili e di ostacolo: al loro posto ho incollato una piastra metallica che mi serve per tenere ben fermo il supporto a pantografo, al cui fondo ho incollato quattro potenti calamite al neodimio. In questo modo se non mi serve lo posso togliere, ma se mi serve resta stabile come se fosse imbullonato li.

 

Si nota anche che ho tolto la protezione di plastica trasparente del microscopio, in questo modo posso avvicinarmi di più ai soggetti e posso montare eventuali filtri, ad esempio l’analizzatore per la luce polarizzata.

 

 

 

 

Vediamo ora come utilizzare al meglio il nostro microscopio e come aumentarne le prestazioni.

 

Se voi leggete le istruzioni originali, troverete l’indicazione che lo strumento non è adatto a soggetti illuminati per trasparenza, ad esempio per esaminare i classici preparati biologici su vetrino.

Invece, basta utilizzare la nostra “gabbia di luce” ed il problema è perfettamente risolvibile.

 

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A sinistra il set fotografico, a destra una sezione di midollo spinale. Semplicemente abbiamo sfruttato il fascio di luce, perfettamente diffusa e che esce dal nostro bicchiere, per illuminare in modo omogeneo qualsiasi preparato di biologia.

 

Questa opportunità è molto importante perché ci apre l’immenso mondo dei vetrini per microscopia che possiamo acquistare già pronti ed a basso prezzo sui vari siti di vendita dell’usato.

 

 

(Continua)

 

 

[Gaborri]

Madonna che contributo prezioso!

 

Grazie Grazie Grazie

[Henry]

Mooolto bene!!

[00xyz00]

Andrea, sulla lampada hai messo un diffusore blu per eliminare le component giallognole?

[Enotria]

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Una foto per chiarire meglio alcuni particolari:

 

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Sulla cella in piombo due tubetti in cartoncino (filtro azzurro e polarizzatore), la piastra di ferro incollata sulla base, il fondo del pantografo con i magneti di fissaggio, il bicchiere con incollato un foglio di carta bianca per non far passare dominanti non volute (ad esempio, la superficie del tavolo a pantografo è blu ed a volte da fastidio).

 

 

[Enotria]

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(Continuazione)

 

 

Molto interessante è il passo successivo che possiamo compiere e che è quello di polarizzare la luce che esce dal nostro bicchiere: lo possiamo fare molto semplicemente montando subito sopra al bicchiere un comune filtro polarizzatore da fotografia. Come analizzatore utilizziamo invece una lamina di Polaroid, ad esempio di un vecchio occhiale o recuperata da uno schermo di computer e la fissiamo al posto dell’anello di plastica trasparente che avremo tolto.

 

Il risultato sarà più o meno questo:

 

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In questo caso stiamo osservando una sottilissima fetta di granito che, alla luce polarizzata, evidenzia i suoi vari minerali costituenti. Nel set vedete subito sopra al bicchiere il filtro fotografico polarizzatore, poi il vetrino in esame e, attaccato al microscopio, l’anello con la lamina dell’analizzatore.

 

Specie per i ragazzi, diventa ora molto divertente scoprire i variopinti colori della polarizzazione e vedere che basta una sola goccia di una semplice soluzione di acqua e zucchero per formare mondi fantastici.

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saccarosio

Un’altra tecnica che normalmente è preclusa a questi piccoli microscopi è quella dello stack di fotografie per poter rappresentare a fuoco l’intero soggetto. E’ infatti un grosso problema della microfotografia quello della minima profondità di fuoco: normalmente, possiamo mettere a fuoco solo una minima parte del soggetto, tutto il resto sarà sfuocato.

Una soluzione a questo problema è scattare diverse foto ad altezze diverse, poi, un opportuno software, crea una unica foto utilizzando, da ciascuna, solo la zona focalizzata. Il risultato finale sarà quindi una immagine in cui tutto il soggetto sarà perfettamente a fuoco.

Questa comoda tecnica ci è preclusa perché il normale dispositivo di messa a fuoco, una cremagliera in plastica, non è molto stabile e, fra una foto e l’altra, si sposta leggermente facendo fallire ogni tentativo del software di allineare le varie immagini.

La soluzione è molto semplice e si avvale di quella piattaforma a pantografo che ha una meccanica molto più precisa: basta pertanto utilizzare per la messa a fuoco non la cremagliera di plastica, ma la vite della struttura metallica del supporto.

 

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Il risultato ottenuto non sarà certo professionale, ma è più che sufficiente per ottenere una decorosa immagine da pubblicare su di un Forum o per integrare la nostra documentazione.

 

 

 

Il microscopio digitale, sia come ottica, sia come elettronica, ha anche una buona linearità di risposta al variare della lunghezza d’onda della luce illuminante.

Questo permette di utilizzare senza problemi non solo la luce nel campo del visibile, ma anche la luce ultra violetta e, con un semplice intervento, anche l’illuminazione infrarossa.

 

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Nella foto multipla un frammento di Calcite con inseriti alcuni granuli di Willemite ed illuminata da luce con diverse lunghezza d’onda.

 

 

Con la illuminazione infrarossa è invece necessario rimuovere il piccolo filtro di sbarramento IR che è presente nell’obiettivo del nostro microscopio. Per farlo è sufficiente svitare l’obiettivo e rimuovere il filtro.

Un consiglio: dato il minimo costo, può convenire acquistare un secondo microscopio digitale, magari di basso prezzo, da modificare ed adibire solo alle foto in luce IR.

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Il risultato lo vedete in questa foto, dove si è volutamente falsificato un importo, ma con l’aiuto dei raggi IR forniti da un telecomando TV, è stato possibile vedere quale era il dato originale !

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Ricordo infine che variando la lunghezza d’onda della luce illuminante, varierà anche il punto di messa a fuoco, per cui sia con luce UV, sia IR, verificate sempre l’immagine appena scattata ed eventualmente correggete manualmente la distanza di messa a fuoco con successivi tentativi.

 

 

 

Concludiamo così questa piccola ricerca sull’utilizzo di questo simpatico strumentino: costa veramente poco, ma se usato con un minimo di accortezza permette di spaziare in vari campi e sempre con risultati sufficientemente validi.

 

Certo non può avere la pretesa di sostituire la strumentazione professionale, ma certamente apre la strada della microscopia a studenti squattrinati e permette a chi vuole provare, di farlo con minima spesa ma in maniera decorosa, senza troppo sfigurare rispetto a quelli che hanno investito migliaia di Euro in foto-camere reflex ed in super microscopi da laboratorio.

 

E poi magari non sanno neppure usarli !

 

 

 

 

[Gaborri]

Bellissimo! avere tempo per provare sarebbe grandioso! Ci sono anche software per l'analisi delle immagini?

[Henry]

Davvero grandissimo contributo! Una domanda riguardo alla foto con importo: come mai si riesce a vedere l'importo precedente? Dipende dal tempo di asciugatura o dal tipo di inchiostro?