Per non sentirmi proprio un parassita di EI e nella speranza che qualcuno possa trovarci qualcosa di utile descrivo succintamente il sistema che ho realizzato per andare oltre l’MP-E e le ragioni che mi anno indotto a preferire determinate soluzioni.
Il primo passo è la scelta dell’obbiettivo e, anche se esistono ottiche macro specializzate per il campo 5x-10x queste sono per lo più fuori produzione, molto costose e di non facile reperibilità sul mercato dell’usato, quindi, mi sono orientato su obbiettivi per microscopio.
Per questo particolare impiego tali obbiettivi possono essere suddivisi in due grandi categorie: quelli a correzione finita e quelli a correzione infinita.
- Gli obbiettivi a correzione finita sono progettati per focalizzare l’immagine con il minimo d’aberrazione ad una ben determinata distanza (“Lunghezza di tubo” solitamente incisa sul barilotto). Fissando questa distanza tra obbiettivo e sensore si ottiene l’ingrandimento nominale mentre, al variare di questa varia anche in modo direttamente proporzionale l’ingrandimento; ad esempio, un obbiettivo 10x con lunghezza di tubo 200 mm darebbe un 5x se la distanza tra obbiettivo e sensore fosse portata a 100 mm. Purtroppo allontanandosi dall’ingrandimento nominale aumentano anche le aberrazioni per cui in pratica non ci si può allontanare più del 20-25% da tale valore mentre, un vantaggio per questo tipo di obbiettivi è che possono esser utilizzati senza ulteriori complicazioni come se fossero un normale obbiettivo fotografico.
- Gli obbiettivi a correzione infinita sono progettati per focalizzare l’immagine all’infinito quindi non sono idonei ad un utilizzo diretto ma richiedono un gruppo ottico ausiliario che permetta di focalizzare l’immagine sul sensore. Solitamente sul barilotto di questi obbiettivi è inciso il simbolo d’infinito e la lunghezza focale dell’ottica ausiliaria (Lente di tubo) necessaria per ottenere l’ingrandimento nominale. Come nel caso precedente l’ingrandimento può esser variato modificando la distanza tra obbiettivo e sensore ma se nel contempo si cambia anche di concerto la lunghezza focale della lente di tubo si permette all’obbiettivo di lavorare ancora nella condizione di bassa aberrazione come da progetto; ad esempio si avranno 10x con un obbiettivo 10x F:200 se la distanza obbiettivo sensore è di 200 mm mentre, si avranno 5x con lente di tubo di 100 mm e distanza obbiettivo/sensore di 100 mm; in entrambe queste situazioni l’obbiettivo lavorerà nelle condizioni di progetto e quindi le aberrazioni al variare dell’ingrandimento saranno molto minori che non nel caso di obbiettivi a correzione finita.
Sulla base di quanto detto quindi, nel realizzare il mio sistema, ho dato la preferenza ad un obbiettivo a correzione infinita e precisamente il Mitutoyo M Plan Apo 10x/0.28 f:200 che ha anche il grande vantaggio di un’elevata distanza di lavoro (oltre 30 mm) cosa che semplifica enormemente le problematiche connesse all’illuminazione dei campioni; come lenti di tubo ho utilizzato tre doppietti acromatici della Thorlabs di focale 100 mm, 150 mm, 200 mm per coprire rispettivamente i 5x, 7.5x, 10x e ho completato la parte ottica con un diaframma ad iride (Thorlabs) interposto tra obbiettivo e la lente di tubo.
1 - Mitutoyo M Plan APO 10X / 0.28 inf / f:200
2 - Adattatote Mitutoyo/Tholabs SM1
3 - Diaframma iride Thorlabs SM1
4 - Tubo Thorlabs 1/2" SM1 + Thorlabs Doppietto acromatico 1" f:100, 150, 200
5 - Adattatore Thorabs SM1/Mitutoyo
6 - Adattatore Mitutoyo/M42
7 - Soffietto Asahi Pentax Auto M42
2 - Adattatote Mitutoyo/Tholabs SM1
3 - Diaframma iride Thorlabs SM1
4 - Tubo Thorlabs 1/2" SM1 + Thorlabs Doppietto acromatico 1" f:100, 150, 200
5 - Adattatore Thorabs SM1/Mitutoyo
6 - Adattatore Mitutoyo/M42
7 - Soffietto Asahi Pentax Auto M42
Di non minore importanza è il sistema di trascinamento per l’acquisizione dello stack in quanto, la qualità dell’immagine finale è fortemente correlata alla sua efficienza; ad elevati ingrandimenti la profondità di campo si riduce a pochi micron e quindi la precisione dell’intervallo d’acquisizione deve necessariamente esser di quest’ordine di grandezza.
Nel realizzare il mio sistema ho optato per un trascinamento manuale principalmente sulla base delle seguenti considerazioni:
- garantisce a parità di prezzo una precisione molto maggiore che non quella dei sistemi automatici; attualmente controllo spostamenti di 2 micron sufficienti per oltre il 20x ma basta sostituire il micrometro attuale con uno differenziale per controllare spostamenti sub micrometrici necessari per ingrandimenti maggiori.
- Con un sistema manuale l’acquisizione di uno stack di 100-150 immagini necessarie per raggiungere una profondità di campo intorno ai 2mm a 10x richiede circa 10 minuti e, questo tempo, considerando i tempi necessari per la ricarica flash, per lo smorzamento delle vibrazioni, ecc, non può esser ridotto di molto anche utilizzando un sistema automatico. Il risparmio di pochi minuti diventa insignificante quando poi si considera che la postproduzione di queste immagini richiede mai meno di un’ora ma spesso molto di più.
1 - Piano a due assi Wolcraft 4060
2 - Linear Stage Newport M-423
3 - Micrometro Starrett HR-1 - 0.002 mm Divisione
4 - Posizionatore campione a 6 gradi di libertà
2 - Linear Stage Newport M-423
3 - Micrometro Starrett HR-1 - 0.002 mm Divisione
4 - Posizionatore campione a 6 gradi di libertà
Ho realizzato il tutto utilizzando una base a due assi della Wolcraft che posso utilizzare sia per il macro posizionamento dei campioni sia per acquisire lo stack quando gli ingrandimenti sono inferiori al 5x; se ci si limita all’MP-E-65 non c’è bisogno di altro. Mentre per ingrandimenti maggiori dove serve una più alta precisione nel controllo degli step di scansione ho montato su questa base un Linear Stage di precisione Newport 423 che piloto con un micrometro Starrett HR-1 con divisioni di 2 micron; se non si prevede di utilizzare obbiettivi oltre il 10x vanno bene anche micrometri più economici con suddivisioni di 10micron.
1 - Piano a due assi Wolcraft 4060 per grandi spostamenti
2 - Linear Stage + micrometro per micro spostamenti
3 - Posizionatore campione a 6 gradi di libertà
4 - Illuminazione flash o continua a Led
5 - Ottica Mitutoyo 10x - Canon Macrophoto 20 mm/f:3.5
6 - Soffietto Asahi Pentax Auto
2 - Linear Stage + micrometro per micro spostamenti
3 - Posizionatore campione a 6 gradi di libertà
4 - Illuminazione flash o continua a Led
5 - Ottica Mitutoyo 10x - Canon Macrophoto 20 mm/f:3.5
6 - Soffietto Asahi Pentax Auto
Per l’illuminazione utilizzo una o due torce flash (Canon 270EX, Canon MT-24-EX) o in alternativa due o tre lampade led (Ikea JANSJÖ) che con il loro stelo flessibile sono di praticissimo impiego; il sistema di illuminazione è solidale con la piastra mobile in modo che la sorgente non cambi la sua posizione rispetto al campione durante le scansioni a basso ingrandimento.
Indipendentemente dalla sorgente diffondo la luce tramite una bottiglietta di Yogurt bianca che si adatta perfettamente all’obbiettivo, ma un cilindretto di carta bianca o simili vanno altrettanto bene.
Ad alti ingrandimenti ogni minima vibrazione degrada l’immagine in modo inaccettabile quindi:
con il flash opero con debole luce ambientale in modo che non contribuisca alla formazione dell’immagine, imposto un tempo di scatto di 2 secondi ed il flash sincronizzato sulla seconda tendina, questo fa sì che tutte le vibrazioni si siano annullate prima dello sparo del lampo; in luce continua, almeno per le Canon solo in modo Live View con scatto silenzioso attivato si riesce contenere le vibrazioni che altrimenti risultano inaccettabili anche se s’imposta il sollevamento preventivo dello specchio.
La seguente foto è un 5x che teoricamente dovrebbe essere nel campo di massima aberrazione del sistema.
Canon 5Dmk2 + Mitutoyo M Plan APO 10x/0.28 diaframmato a -2 EV + Lens Tube Acromatic visible Thorlabs f=100 mm
150 scatti a incremento di 0.03 mm + Zerene Stacker (PMax)
Link alta risoluzione: http://farm3.static.flickr.com/2527/578 ... 108d_o.jpg
andrea
... anch'io vivo in una casa piena di vibrazioni e potevo utilizzare l'illuminazione continua solo nelle ore centrali della notte 
E a quel punto sarai nell'olimpo della "categoria A" 
Poi se mi vuoi fare il regalo della laurea ancora meglio........... 
non so cosa sia. Anch'io uso la macchina in Live View, e imposto un ritardo di 10 secondi per limitare le vibrazioni (ora sto imparando ad usare uno scatto remoto).