Tecniche di osservazione in microscopia ottica quarta parte: la Polarizzazione
Le principali applicazioni in campo biologico riguardano l’osservazione dei sedimenti urinari per verificare la presenza di cristalli nei laboratori analisi o per l’osservazione di patologie come la Gotta o la Amiloidosi in Anatomia Patologica.
In questi casi il setup del microscopio è molto semplice e come vedremo più avanti sono necessari solo due filtri polarizzati.
Ci sono poi applicazioni in campo industriale dove spesso si usano polarizzatori con una illuminazione episcopica in quanto i campioni non sono trasparenti.
Viene ormai da tempo utilizzato anche in tricologia, e comunque quasi sempre dove c’è presenza di elementi birifrangenti da individuare e analizzare
La petrografia è il principale settore che si avvale di questo tipo di strumentazione. In questi ambiti, infatti, si riescono ad inquadrare alcune importanti proprietà dei minerali, motivo per cui il microscopio in luce polarizzata rimane ancora un strumento molto diffuso ed utilizzato per ricavare risultati che si otterrebbero altrimenti con analisi più complesse e costose. In questo caso il setup del microscopio è molto più complesso e ricco di accessori aggiuntivi come vedremo più avanti
In generale queste tecniche vengono utilizzate quasi esclusivamente su microscopi diritti.
La luce polarizzata
La luce polarizzata è una luce la cui onda si propaga lungo un solo piano definito, contrariamente a quanto avviene in una luce naturale, che è la sovrapposizione di onde luminose, emesse in modo casuale pur sempre in direzione perpendicolare alla direzione di propagazione. Inserendo quindi un filtro polarizzante dopo la sorgente luminosa si otterrà luce polarizzata con un’onda che si propaga solo lungo l’asse di polarizzazione del filtro.
Inserendo un secondo polarizzatore, che chiameremo analizzatore, se questo sarà allineato all’asse di polarizzazione del primo otterremmo il passaggio di luce.
Nel caso l’asse di polarizzazione dell’analizzatore sia ortogonale all’asse del polarizzatore la luce verrà bloccata ed il campo osservato sarà nero.
Questa è la condizione in cui introducendo i nostri campioni potremmo osservare la presenza di cristalli e/o materiali birifrangenti.
Questo è il setup più semplice che si utilizza nelle applicazioni biologiche
Depositi di Amiloide nel cuore colorati con rosso Congo (a sinistra) e osservati in luce polarizzata (a destra) mostrano la tipica birifrangenza verde brillante.
Fonte: https://www.pianetasaluteonline.com/
Il microscopio ed i suoi componenti
Se parliamo di petrografia e delle tecniche di osservazione che riguardano l’analisi di minerali, sezioni sottili di carotaggi di terreni ecc., il microscopio si compone e si arricchisce di altri importanti accessori.
Prima di tutto si dovrà scegliere un microscopio che abbia una potenza di illuminazione adeguata in quanto l’inserimento dei polarizzatori e analizzatori, insieme ad altri componenti, ha un grande assorbimento di luce che quindi potrebbe compromettere l’osservazione e l’analisi.
La prima grossa differenza che si nota in questa tipologia di strumenti è la presenza di un tavolino porta campioni circolare anziché rettangolare come nei microscopi tradizionali. Questo tavolino girevole di 360° è centrabile sull’asse ottico del microscopio attraverso due viti che permettono lo spostamento sul piano. È dotato di una scala goniometrica che servirà a verificare gli angoli di estinzione/polarizzazione del campione che si sta osservando ed un’unghia porta campione con i suoi movimenti X/Y per la ricerca del campo da osservare.
Anche ii condensatore è diverso dai classici swing-out per campo chiaro.
Infatti incorpora al suo interno il polarizzatore.
Questo è inserito nella parte inferiore ed è montato su un supporto girevole di 360° dove sono indicati i gradi di rotazione.
Questo come vedremo è un sistema di controllo del polarizzatore che consente insieme all’analizzatore di avere una precisione di tutto il sistema filtri.
L’analizzatore, montato su una slitta IN-OUT che consente quindi di eliminare l’effetto della polarizzazione, ha un sistema con rotazione 360° per la regolazione fine del dell’asse di polarizzazione, che diventa determinante per potere disporre di un microscopio perfettamente tarato.
Il revolver porta obiettivi è fondamentale che sia predisposto per la centratura sull’asse ottico dei singoli obiettivi.
Attraverso delle piccole brugole è possibile effettuare una regolazione precisa.
Questo consentirà di avere un perfetto allineamento durante la rotazione dei polarizzatori o del campione posizionato sul tavolino girevole.
Gli obiettivi sono il cuore di un microscopio. È bene considerare di utilizzare obiettivi dedicati alla osservazione in luce polarizzata.
Questi obiettivi sono assemblati cercando di eliminare tensioni meccaniche sulle lenti che potrebbero creare degli effetti di polarizzazione.
Questi particolari obiettivi sono particolarmente consigliati per le osservazioni in petrografia, mentre per le applicazioni biologiche, gli obiettivi standard risultano sufficienti.
Le osservazioni più sofisticate necessitano dell’uso di altri accessori. Lamine di ritardo di diversa gradazione, compensatori di Berek, Sénarmont, Bräce-Kõhler.
Questi accessori consentano di introdurre particolari modifiche nel sistema ottico e consentono di analizzare il campione anche in modo quantitativo.
La tavola di Michel Lévy illustra la serie dei colori di interferenza (serie di Newton) ottenuti da un corpo birifrangente con sfasamento crescente. D=sfasamento fra i raggi birifratti dall’oggetto; in ascissa, D= spessore dell’oggetto.
Dunque la carta di Michel Lévy, noto lo spessore di una lamina birifrangente osservata in luce bianca fra Nicol incrociati, permette di misurare il potere di birifrazione in base al colore con cui appare la lamina. Lo sfasamento D, si è visto, dipende dallo spessore della lamina e dal potere di birifrazione; questo a sua volta dipende dall’orientamento del piano della lamina rispetto a certe direzioni previlegiate del corpo birifrangente. Con un certo orientamento, il potere di birifrazione può assumere per un dato corpo un valore massimo; tale valore massimo è
diverso da un corpo all’altro e può servire come mezzo di riconoscimento. *
* https://www.funsci.it/files/microscopia-polarizzata.pdf
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