Rendiment del microscopi digital Dino-Lite

Sovint sorgeix la pregunta sobre la competència tècnica i la qualitat de la línia de microscopis digitals Dino-Lite. Per tant, responc a aquestes preguntes basant-me en les meves observacions, primer com a usuari i després com a distribuïdor, així com algunes dades tècniques i mesures. En aquesta breu nota, aporto informació objectiva que servirà per posar en perspectiva la qualitat i utilitat del Microscopi Digital Dino-Lite com a instrument seriós capaç de ser utilitzat amb finalitats científiques.

Microscopi digital Dino-Lite en acció

El disseny mecànic i la construcció del Dino-Lite és resistent i ben pensat. Els models més comuns utilitzen un cos de plàstic d'alt impacte. També hi ha disponible una versió de cos d'aliatge amb un acabat bonic que afegeix un toc de gamma alta a l'instrument, tot i que l'òptica i l'electrònica són idèntiques a la versió de plàstic d'alta resistència de preu més baix. Tots els models Dino-Lite comparteixen el mateix control d'enfocament coaxial, que és molt suau i fàcil d'utilitzar. La majoria dels models tenen un rang d'ampliació de 20:1 o més. Tanmateix, hi ha altres rangs d'ampliació disponibles, com es mostra a continuació (Taula 1).

Taula 1. Camp de visió (FOV) i distància de treball (WD) per als models Dino-Lite populars

MODELS	Mag.	FOV màx	FOV mín	WD màx	WD min
AM4113TL-M40	5x - 34x	95 x 60	10x8	420	40
AD4113TL	10x - 92x	33,5 x 25	4,3x3,5	270	48
AD4113T	10x - 230x	50x37	1,6x1,3	179	3.5
AM413T5	500X		0,67X0,54	3	0

Els dissenys electrònics i mecànics són robusts i els errors són molt baixos, aproximadament el 0,2%, segons la nostra experiència.

Les preguntes i comentaris més freqüents són sobre la qualitat de l'òptica i la resolució. Per respondre aquestes preguntes, vaig haver de consultar a la fàbrica i fer algunes proves senzilles. Actualment, seixanta models diferents de microscopis digitals Dino-Lite estan protegits per la patent dels EUA núm. 7.112.817. Com que altres empreses han intentat copiar el Dino-Lite, la informació de propietat, com ara el disseny de la lent, el nombre d'elements de la lent i les especificacions de rendiment, no estaven disponibles. El que vaig poder confirmar, des de fàbrica, és que les lents es fabriquen amb vidre òptic i tenen múltiples recobriments, a diferència de les lents de plàstic que s'utilitzen en moltes de les imitacions molt barates que hi ha disponibles al mercat gris. Les preguntes sobre el rendiment, sobretot la resolució, s'havien de respondre mitjançant una prova.

Els dos paràgrafs següents proporcionaran informació bàsica i ajudaran a entendre les conclusions extretes més endavant en aquesta nota, però no són necessaris si no us agraden les matemàtiques. La resolució de qualsevol microscopi és finita i és una funció de la difracció i la naturalesa ondulatòria de la llum. La resolució es defineix per R=0,61λ/NA, on R és la resolució en nm, λ = longitud d'ona mitjana de la il·luminació en nm i NA = obertura numèrica de la lent. L'obertura numèrica (NA) és adimensional i és una manera una mica millor d'especificar una lent de microscopi, ja que no depèn de la longitud d'ona de la llum, sinó només de la geometria del con de llum òptic.

Esmento el següent perquè una sol·licitud habitual és 'òptica nítida i gran profunditat de camp'. La profunditat de camp (D) de qualsevol microscopi, amb una obertura numèrica en el rang de ~ 0,05 – 0,3, és una funció de la seva resolució i es defineix per: D=(3,27R^2)/λ A partir d'això es pot vist que la profunditat de camp és menor per als microscopis d'alta resolució i més gran per als microscopis de baixa resolució. És a dir, no podeu tenir una alta resolució i una gran profunditat de camp. Per a dos microscopis, amb el mateix NA, la profunditat de camp serà la mateixa a un augment determinat. Ens esforcem per aconseguir una alta resolució, sabent que la profunditat de camp en pateix com a resultat. Aquesta és la naturalesa de la llum i les lleis immutables de la física òptica.

Per comparar la resolució òptica Dino-Lite amb altres microscopis, es va fer una mesura de resolució una mica senzilla. Això va permetre el càlcul de NA, que després es va poder comparar amb el dels microscopis d'alta qualitat coneguda. Per obtenir una aproximació raonable de la resolució, es va utilitzar una diapositiva de calibratge amb marques de 10um. Malauradament, una diapositiva graduada més fina, com ara un estàndard de resolució, no estava disponible, ja que són extremadament cares. Es va seleccionar el model Dino-Lite amb la major ampliació (AM413T5) per aconseguir la màxima resolució. Com es pot veure a la foto següent (Figura 1), l'espaiat de 10um entre línies (tics) està netament resolt.

Figura 1. Imatge de fotograma complet reduït de la diapositiva de calibratge presa amb Dino-Lite AM413T5

Es va estimar de manera conservadora que, amb un gruix de línia més fi, es podrien resoldre almenys 3 subdivisions de les marques de 10um. Això equivaldria a una resolució d'aproximadament 3,3um, o 303 línies/mm. Segons els criteris de Rayleigh, les línies no necessiten tenir un espai clar entre elles per resoldre's, sempre que encara es puguin distingir com a línies separades. L'obertura numèrica es pot calcular a partir de la resolució.

NA=0,61λ/R=0,61X550nm/3300nm=0,1 o millor.

Per assegurar-se que la suposició anterior és correcta, es va fer un retall de la imatge de la diapositiva i es va desplaçar per dividir les marques de 10um per terços (figura 2).

Figura 2. Retall de l'offset de la imatge anterior per dividir les marques de tic per terços

Les marques de tic desplaçades estan clarament resoltes, de manera que l'estimació feta originalment és molt conservadora. La resolució és realment superior a l'estimada, segons els criteris de Rayleigh. Finalment, es va implementar una prova òptica per mesurar físicament l'angle d'acceptació d'entrada de la lent. A partir de l'angle d'acceptació mesurat, es va calcular l'obertura numèrica i es va trobar que estava d'acord amb els càlculs anteriors. Com es compara això amb els microscopis estèreo de gamma alta? Nikon especifica els seus millors objectius de microscopi estèreo de la següent manera (taula 2):

Taula 2. Especificacions de l'objectiu del microscopi estèreo Nikon

Ampliació objectiva	Codi de colors	Apertura numèrica	Distància de treball (mm)
Pla ED 0,75x	Groc	0.068	117
Pla ED 1.0x	Blanc	0,09	84
Pla ED 1,5x	Verd	0.14	50.5
Pla Apo 1.0x	N/A	0.13	54
Pla Apo 1,5x	N/A	0.21	24

A la taula, l'objectiu Nikon ED Plan 1X té un NA de 0,09, gairebé igual al Dino-Lite NA de 0,1. Tingueu en compte que una NA més alta dóna lloc a una resolució més alta. El Dino-Lite té una resolució superior a 303 línies/mm i té essencialment la mateixa resolució que la de l'objectiu Nikon ED Plan 1X. L'objectiu Plan Apo 1.6X de més alta resolució només és millor en un factor de 2:1. En les millors condicions, el Plan Apo 1.6X pot resoldre 625 línies/mm. Tingueu en compte que aquestes lents objectius s'utilitzen en microscopis de gamma alta (> 10.000 dòlars) i es fa obvi que el Dino-Lite té un rendiment molt creïble a una fracció del cost.

A continuació es mostren imatges de comparació preses de diapositives de calibratge. Els instruments utilitzats (figura 3.) van ser un Dino-Lite AM413T5 i un microscopi estèreo de grau d'investigació Nikon SMZ800 amb objectiu 1x ED Plan (NA=0,09). Les dues imatges, que són petits retalls de les imatges originals, es van prendre amb la màxima ampliació de l'instrument. Es va utilitzar una càmera d'1,3 MP a l'àmbit Nikon perquè coincideix amb la mida del sensor i la resolució del Dino-Lite. És difícil discutir el rendiment similar que es mostra a les imatges de comparació (figura 3). La diferència en el gruix de la línia es deu a que s'utilitzen dues diapositives de calibratge diferents.

Figura 3. Comparació de la resolució

Un examen del marc complet reduït de la diapositiva de prova (figura 1) donarà una mica de mesura de la molt bona planitud del camp i la manca de distorsió geomètrica inherent al sistema òptic Dino-Lite. L'aberració cromàtica (franges de color) és molt bona fins a la vora del camp.

Les proves senzilles descrites aquí es van realitzar per proporcionar dades objectives amb les quals jutjar el nivell de rendiment que es pot esperar del Dino-Lite i per demostrar que els models Dino-Lite tenen la qualitat i precisió suficients per qualificar-se com a científics seriosos i capaços. instruments. Les imatges següents es van fer amb el Dino-Lite AD4113T, que té un rang d'ampliació de 10x-230x.