El condensador es una pieza básica del sistema óptico y del sistema de iluminación de un microscopio. Su función es concentrar la luz que proviene del foco para iluminar la muestra de forma uniforme y con las condiciones adecuadas.
Para cumplir con su función el condensador debe situarse siempre entre la fuente de luz y la muestra, es decir, debajo la platina.
Gracias al condensador es posible cambiar la trayectoria de los rayos de luz emitidos por el foco y crear un cono de iluminación. El condensador permite ajustar la intensidad y ángulo de este cono de luz.
Para regular estos dos parámetros, los condensadores llevan incorporado un diafragma que permite regular la cantidad de luz que llega al condensador.
En los microscopios más sencillos este diafragma está montado directamente debajo la platina. En los condensadores profesionales es la primera pieza del condensador, situado entre sus lentes y la fuente de luz.
El ajuste correcto de este diafragma es esencial para regular el contraste, la iluminación y la profundidad de campo de la observación.
El cono de luz producido gracias a las lentes del microscopio pasa a través de la muestra y a continuación diverge para formar un cono inverso que cubre completamente la lente del objetivo. Este fenómeno aparece representado en la siguiente imagen:
Este ajuste entre el tamaño del cono y la lente del objetivo indica que, sobretodo en aplicaciones profesionales, es necesario ajustar la apertura del condensador cada vez que se cambia de objetivo.
Apertura numérica del condensador
La correspondencia entre el tamaño del cono y el objetivo utilizado se define mediante la apertura numérica (AN). Este es un factor de gran importancia porque determina la resolución que podremos alcanzar en la observación.
La apertura numérica se define a partir del ángulo del cono y del índice de refracción del medio en el que se encuentra la lente. Para unas condiciones óptimas, la apertura numérica del condensador debería ser igual o ligeramente inferior a la del objetivo.
Cuándo se utilizan diferentes objetivos cubriendo un amplio rango de aumentos, es difícil poder utilizar un solo condensador que cubra el rango necesario de apertura numérica. Por este motivo, en microscopios profesionales con un rango de aumentos variable entre 2x y 100x es habitual también cambiar el condensador cuando se cambia el objetivo.
Para los casos en que llegan a utilizarse objetivos de inmersión para alcanzar un alto aumento, también existen condensadores de inmersión. En estos casos es necesario colocar aceite de inmersión también entre la lente superior del condensador y la cara inferior del portaobjetos.
Por último, a parte de utilizar condensadores distintos en función del objetivo también es importante regular siempre correctamente la apertura del diafragma. Por ejemplo, si se utiliza un objetivo de bajo aumento será necesario cerrar más el diafragma para limitar la cantidad de luz que llega a la muestra y evitar obtener una imagen demasiado brillante. Cuando utilizamos un objetivo de alto aumento es necesario abrir más el diafragma para poder recibir una cantidad suficiente de luz.
Tipos de condensadores
Existen distintos tipos de condensadores para microscopios que pueden distinguirse en función de su complejidad, del tipo de aplicación para el que fueron diseñados o de las aberraciones que corrigen.
A continuación te presentamos los cuatro tipos de condensadores más comunes en los microscopios actuales. Estos son el condensador Abbe, el condensador aplanático, el condensador acromático y el condensador aplanático-acromático.
Condensador Abbe
Es condensador Abbe es un tipo de condensador diseñado por Ernst Abbe en 1870. Este tipo de condensador es relativamente simple y versátil, pero su principal limitación es que no corrige las aberraciones ópticas más importantes.
La versión más simple de este tipo de condensador está formada por únicamente dos lentes. Una lente biconvexa dirige la luz a una segunda lente planoconvexa que la concentra hacia la muestra.
Este tipo de condensador incorpora también un diafragma para regular la cantidad de luz. Además, es posible también ajustar su posición vertical en relación a la platina para ajustar la posición del cono de luz respecto a la muestra.
Debido a sus limitaciones ópticas este tipo de condensador no es adecuado para observaciones de alto aumento pero su uso es muy común en observaciones más habituales a bajos aumentos (< 400x).
Condensador aplanático
Los condensadores aplanáticos fueron diseñados para corregir la aberración esférica. Este tipo de condensadores se utilizan para aplicaciones concretas, incluyendo la fotomicrografía en blanco y negro, que se ven especialmente afectadas por las aberraciones esféricas. En general, este tipo de condensadores combinan un mínimo de 5 lentes para poder corregir la aberración.
Condensador acromático
El condensador acromático es otro tipo de condensador que corrige concretamente la aberración cromática. Este condensador suele contener un mínimo de 4 lentes y puede ser adecuado para la mayoría de aplicaciones con aumentos moderados.
Condensador aplanático-acromático
El condensador aplanático-acromático es el tipo de condensador que puede proporcionar una mayor calidad de la observación ya que corrige tanto la aberración esférica como la cromática. En consecuencia, es también un condensador técnicamente más complejo y puede llegar a incluir más de 8 lentes. Este condensador es el más utilizado en aplicaciones profesionales que requieren un alto aumento.
Historia de la invención del condensador
El condensador es una parte del microscopio que aparece relativamente tarde en la historia de la evolución de este instrumento. Los primeros microscopios, construidos en los siglos XVI y XVII, no tenían integrada una fuente de luz propia y, por lo tanto, no tenía sentido tampoco incorporar algún tipo de condensador de luz.
El conocimiento sobre las propiedades de las lentes y las aberraciones ópticas era también bastante limitado durante los siglos XVI y XVII. En consecuencia, los condensadores no empezaron a desarrollarse en su forma actual hasta que no hubo una teoría clara sobre la naturaleza de la luz.
Robert Hooke y Benjamin Martin fueron probablemente los primeros científicos en reconocer la importancia de concentrar la luz hacia la muestra. Sin embargo, no fue hasta el año 1829, debido a la invención del objetivo acromático por parte de Joseph Jackson Lister, cuando se reconoció claramente que un condensador acromático sería también necesario para mejorar las condiciones de la observación.
Los primeros condensadores acromáticos aparecieron poco después y su uso se extendió rápidamente entre los fabricantes de microscopios franceses y británicos. Años más tarde, la compañía alemana Carl Zeiss empezó a comercializar sus microscopios con el condensador Abbe. Uno de los diseños más comunes actualmente inventado por Ernst Abbe en 1870.