Misurazioni al microscopio
I microscopi per misurazioni sono utili per determinare le dimensioni delle strutture dei campioni. Sono fondamentali per processi efficienti di controllo di qualità (QC), analisi dei difetti e per la ricerca e sviluppo (R&S).
Le prestazioni dell'ottica, del tavolino porta-campione, dell'illuminazione e degli accessori determinano la capacità del microscopio di effettuare misure accurate su macroscala (>0,2 mm), mesoscala (~10 µm a 0,2 mm) o microscala (~0,3 µm a 50 µm).
Le misurazioni possono essere effettuate manualmente, alla vecchia maniera, con un reticolo negli oculari. Tuttavia, attualemte molti utenti eseguono le misure in modo digitale usando una fotocamera per microscopia, un monitor e un software. Leggi qui sotto per saperne di più sui sui microscopi per misurazioni Leica.
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Perché usare un microscopio per le misurazioni?
La misurazione delle caratteristiche e delle strutture dei campioni può essere effettuata in modo rapido e preciso usando un microscopio. Questa capacità è utile in diversi campi e settori, come la scienza della vita e la scienza dei materiali, il controllo qualità, l'analisi dei difetti, la ricerca e sviluppo, ecc. Inoltre, con la microscopia digitale, i dati delle misurazioni possono essere registrati e condivisi in modo veloce.
Come si misurano le dimensioni delle caratteristiche dei campioni con un microscopio?
In passato, le dimensioni delle caratteristiche dei campioni venivano misurate manualmente tramite oculari utilizzando un reticolo graduato. Attualmente, le misurazioni vengono spesso eseguite in modalità digitale usando una fotocamera per microscopio, un monitor e un software.
In che modo la risoluzione è diversa dall'ingrandimento?
Per la microscopia, la risoluzione è la capacità di distinguere le caratteristiche o le strutture dei campioni che sono vicine. Una risoluzione più elevata offre un maggiore potere risolutivo e una chiara visualizzazione dei dettagli più fini. L'ingrandimento è la dimensione delle strutture dei campioni viste in un'immagine al microscopio. È il rapporto tra le dimensioni di una struttura nell'immagine e le sue dimensioni reali.
Sfide nell'esecuzione di misurazioni al microscopio
Quando si effettuano misurazioni con i microscopi, possono presentarsi alcune sfide:
- La microscopia ottica fornisce principalmente misurazioni 2D
- Le misurazioni eseguite con un reticolo all'oculare (non digitale) richiedono molto tempo e la precisione è difficile da raggiungere
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Per garantire misurazioni accurate, è necessario eseguire una calibrazione adeguata usando uno standard di misurazione appropriato
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Misurazioni affidabili e riproducibili dipendono dalle prestazioni del microscopio, dall'esperienza dell'utente e dai metodi di misurazione definiti
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A seconda della scala richiesta per le misurazioni, gli utenti devono selezionare l'ottica corretta con una risoluzione adeguata, la fotocamera per microscopia, il software e gli accessori del microscopio
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Le misurazioni 3D sono possibili, ma richiedono più tempo e la precisione dipende fortemente dall'ingrandimento
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L'ingrandimento del microscopio con sistemi ottici fissi (ad esempio quelli composti) è noto con precisione, ma se si usano ottiche zoom (ad esempio, stereo e digitali) può essere necessario determinarlo se l'ottica non è codificata.
Fattori da tenere in considerazione per le misurazioni al microscopio
Per eseguire misurazioni accurate al microscopio è necessario considerare diversi fattori importanti:
- Calibrazione: La calibrazione del microscopio è stata eseguita in modo appropriato?
- Risoluzione: la risoluzione o il potere risolutivo sono sufficientemente elevati da rivelare i dettagli necessari?
- Ottica del microscopio: l'ottica è corretta riguardo alle aberrazioni cromatiche, sferiche così come per la planarità dell'immagine?
- Risoluzione dei pixel della fotocamera: la fotocamera per microscopia ha una dimensione e un numero di pixel adeguati?
Misurazioni 3D avanzate
La microscopia digitale consente di eseguire anche misurazioni 3D avanzate.
- Altezze delle caratteristiche dei campioni, ad esempio un componente di un pezzo industriale.
- La misurazione dell'altezza con la microscopia ottica richiede uno stack Z di immagini.
- Lo Z-stack può essere registrato in modo preciso e semplice grazie ad una soluzione di microscopia motorizzata.
Misurazioni automatiche
Per ottenere efficienza e affidabilità, gli utenti possono sfruttare le misure automatiche utilizzando un software appropriato.
Le misurazioni automatiche possono essere personalizzate in base alle esigenze degli utenti, per analizzare rapidamente le proprietà geometriche e morfologiche dei campioni, ossia caratteristiche come particelle, fibre, pori, ecc.
Nel caso delle leghe metalliche, l'analisi automatica della microstruttura in termini di grani e fasi aiuta gli utenti a risparmiare tempo.
Per ulteriori esempi di come l'analisi automatica può essere utile alle applicazioni metallografiche.
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Microscopi per misurazioni: domande frequenti
Per calibrare un microscopio con fotocamera digitale e software, occorre usare un micrometro oggetto o un altro riferimento di misura con una scala precisa. Segui quindi i seguenti passaggi:
- Concentrati sulla scala del micrometro o del riferimento
- Effettua una misurazione delle distanze lungo la scala
- Inserisci quindi il valore esatto della lunghezza corrispondente con le unità di misura corrette.
Per garantire misurazioni accurate al microscopio:
- Assicurati che il microscopio sia calibrato correttamente
- Utilizza un'ottica di alta qualità corretta per le aberrazioni
- Concentrati con precisione sull'area di interesse del campione
- Scegli l'illuminazione adeguata per una chiara visualizzazione
- Verifica che le misurazioni siano effettuate in modo coerente con le norme o gli standard utilizzati.
Nella microscopia digitale non ci sono oculari e l'immagine viene visualizzata su un monitor. Per le misurazioni, l'obiettivo è un fattore importante per quanto riguarda la risoluzione e l'ingrandimento. Ad un ingrandimento basso, l'ottica telecentrica è fondamentale. Per un microscopio con l'ottica zoom piuttosto che fissa, è importante anche il fattore di zoom.
L'unità di misura dipende dalle dimensioni delle caratteristiche dei campioni o delle strutture da misurare. Le unità di distanza più comuni sono i millimetri (mm), i micrometri (µm) o addirittura i nanometri (nm). Le unità di superficie comuni sono mm o µm al quadrato (mm2 o µm2). Per gli angoli, solitamente si usano i gradi (°).
Le fonti di errore più comuni nelle misurazioni al microscopio sono:
- Calibrazione imprecisa del microscopio
- Aberrazioni ottiche come quelle sferiche o cromatiche
- Messa a fuoco non corretta
- Illuminazione inadeguata
- Campione con superficie non uniforme
- Metodi di misurazione incoerenti
- Errori dell'utente.
In primo luogo, il microscopio deve essere attentamente calibrato. Quindi, occorre ottenere un'immagine nitida dell'area del campione con l'elemento o la struttura di interesse ben visualizzata mediante un ingrandimento appropriato. È possibile eseguire diverse misurazioni standard, come le lunghezze delle strutture o le distanze tra di esse, le aree e gli angoli.
A seconda della scala dimensionale, si utilizzano microscopi diversi. Per le misurazioni che richiedono un'elevata precisione su scala macroscopica (mm o cm), è possibile usare uno stereomicroscopio o un microscopio digitale con uno stativo in grado di compiere precisi movimenti orizzontali e verticali. Per le misurazione su scala microscopica (µm o sub-µm), la soluzione utilizzabile è un microscopio composto o confocale ad alte prestazioni.
