¿Qué es un Microscopio Láser?
Un microscopio láser es un tipo de microscopío óptico en el que se puede observar una muestra mediante el barrido de un haz láser hacia una fuente de luz.
Generalmente emplea óptica confocal y también se denomina microscopio láser confocal o CLSM. Un microscopio láser tiene una alta resolución espacial no sólo en la dirección horizontal (XY) sino también en la vertical (Z) porque la óptica confocal puede excluir la luz de las superficies desenfocadas.
Por lo tanto, midiendo las imágenes del microscopio mientras se desplazan en la dirección de la altura, es posible obtener una imagen tridimensional o una imagen totalmente enfocada.
Usos de los Microscopios Láser
Dado que los microscopios láser utilizan luz para la medición, no es necesario tocar la muestra. Por este motivo, los microscopios láser se utilizan en el campo industrial para observar las formas tridimensionales y los perfiles de superficie de instrumentos de precisión, como semiconductores y componentes electrónicos. También se utilizan en el campo de las ciencias de la vida para observar células y tejidos biológicos marcados con sustancias fluorescentes.
Algunos fabricantes ofrecen etapas de medición personalizadas para microscopios láser, lo que permite medir muestras de gran tamaño, como pantallas planas de gran tamaño.
Principio de los Microscopios Láser
Los microscopios láser son similares a la configuración típica de un microscopio de lentes y espejos, pero utilizan un láser como fuente de luz y están diseñados como un sistema óptico confocal. La luz láser se caracteriza por la uniformidad de la longitud de onda y la fase de la luz emitida, así como por su excelente monocromaticidad, directividad y linealidad.
Dado que la luz ordinaria tiene diferentes fases y longitudes de onda, las trayectorias ópticas no están alineadas, y la luz reflejada generada al irradiar una muestra se solapa con la luz dispersa, lo que dificulta la obtención de una imagen nítida. Por otro lado, con los microscopios láser, se coloca un agujero de alfiler en la posición en la que se enfoca la luz reflejada mediante la transmisión a través de la lente y la reflexión desde la muestra. Por lo tanto, se puede eliminar el exceso de luz, como la luz dispersa. Como resultado, se pueden obtener imágenes limpias con contornos claros.
Además, existen dos métodos para obtener imágenes bidimensionales con microscopios láser: uno consiste en mover la platina y el otro en mover el mecanismo láser. Las características de cada método son las siguientes.
- Método de Movimiento de la Platina
Se puede medir un área amplia, pero el tamaño de la platina es limitado, por lo que no se pueden medir muestras grandes. - Método de Movimiento del Mecanismo Láser
Se puede medir una amplia gama de tamaños de muestra, y también se pueden medir microestructuras superficiales.
Método de Escaneado de Microscopios Láser
Hay varias formas de escanear con microscopios láser. Por ejemplo, la exploración con un galvanoespejo implica mover mecánicamente el espejo, pero se puede utilizar un escáner MEMS o un método de escáner resonante para aumentar la velocidad.
El método del disco giratorio se utiliza para mediciones de alta velocidad, en las que un haz láser se dirige a un disco revestido con muchas microlentes y conjuntos de agujeros de alfiler para recoger muchos haces de luz reflejados simultáneamente en la muestra. Con este método se puede obtener un gran número de información a la vez, pero requiere un láser de alta potencia que tenga suficiente intensidad aunque se disperse en cierta medida.
Otra Información sobre Microscopios Láser
1. Diferencias entre Microscopios Láser y Microscopios Electrónicos
Además de los microscopios láser, el microscopio electrónico es otro tipo de microscopio de gran aumento, pero los principios de estos instrumentos no son idénticos. Los microscopios láser utilizan luz, mientras que los microscopios electrónicos utilizan haces de electrones, y el aumento, el equipo y las técnicas de medición son muy diferentes.
Dado que la longitud de onda de los electrones es muy corta en comparación con la de la luz visible, la resolución de la microscopía electrónica es muy alta; los microscopios electrónicos de barrido (SEM) pueden observar estructuras de hasta unos pocos nanómetros. Los microscopios láser, en cambio, no pueden observar estructuras a longitudes de onda inferiores a las suyas y sólo tienen una resolución de unos cientos de nanómetros.
El equipo utilizado para la microscopía láser y la microscopía electrónica difiere enormemente. La microscopía electrónica utiliza un haz de electrones y requiere mediciones al vacío. Además, cuando se miden materiales muy aislantes con microscopios electrónicos, el haz de electrones puede hacer que se acumule carga en la superficie, distorsionando la imagen, y existen otras limitaciones, por lo que hay que tener cuidado para determinar cuáles son las propiedades físicas únicas de la muestra.
Además, como técnica de medición, la microscopía electrónica requiere técnicas hábiles para recortar la superficie y optimizar las condiciones de observación. Por otro lado, los microscopios láser pueden utilizarse de forma más universal que los microscopios electrónicos porque no hay acumulación de carga eléctrica y el recorte de la superficie no requiere precisión.
2. Medición de la Rugosidad Superficial con Microscopios Láser
Los microscopios láser confocales pueden medir la rugosidad de la superficie de una muestra sin contacto. Aunque la microscopía de fuerza atómica es el método más común para medir la rugosidad de la superficie de una muestra, la microscopía láser confocal tiene la ventaja de la medición sin contacto. Por el contrario, la resolución difiere de la del microscopio de fuerza atómica, por lo que debe seleccionarse el instrumento adecuado en función de la rugosidad de la superficie de la muestra.