Microscopio multifocale

Il microscopio a scansione focale utilizza una procedura di scansione multifocale attraverso la movimentazione motorizzata dell’ asse di messa a fuoco (Z) (automulti-focus).

E’ così possibile memorizzare una serie di piani focali ed ottenere una loro nitida sovrapposizione allo scopo di visualizzare immagini tridimensionali di grande impatto visivo e accurate valutazioni qualitative delle superfici.

Contemporaneamente alla scansione, l’encoder in dotazione al dispositivo motorizzato di messa a fuoco rileva gli spostamenti lungo l’asse Z e visualizza l’altezza di ogni piano focale (è possibile memorizzare fino a 128 piani focali con una risoluzione max di 0,5 micron) con il risultato finale di una immagine 3D, come nuvola di punti nuvola di punti (wire frame) e pseudocolori (mappe a colori delle altezze).

Entrambe le tipologie degli strumenti possono fornire informazioni parziali sulla struttura al di sotto dello strato superficiale, ad esempio nel caso di sistemi multistrato e materiali semitrasparenti, insieme a inomogeneità, cavità, inclusioni e interfacce; quando l'indice di rifrazione del materiale è noto si riusciranno a misurare sia lo spessore dello strato che la lunghezza del cammino ottico. Grazie a questa capacità topografica sono utilizzabili nell'analisi della rugosità e dell'ondulazione superficiale, per ottenere immagini tridimensionali e misure di distanza e angolazioni.

Operando in fluorescenza, inoltre, si possono ottenere micrografie in fluorescenza in tre dimensioni

Le superfici metalliche possono essere ricostruite, con la stessa definizione di altri materiali con riflettività inferiore. Allo stesso modo una superficie ceramica con proprietà di scattering verrà determinata con la stessa precisione con cui si può ottenere invece l'immagine della struttura di un polimero quasi trasparente.

Le potenzialità dello strumento nello studio di materiali si estendono anche all'analisi dei difetti geometrici (quali buchi e cavità, irregolarità, disomogeneità, discontinuità o incisioni) presenti in materiali solidi, grazie alla possibilità di lavorare in modalità di fluorescenza. Altra applicazione di grande rilevanza è la determinazione dei profili, molto utile in particolare nello studio della tribologia e della corrosione, per l'analisi di materiali ceramici ad alte prestazioni o superfici metalliche, ad esempio nell'industria automobilistica.

Inoltre, la rappresentazione delle superfici può essere estesa alla determinazione della porosità di schiume polimeriche insieme ai parametri di rugosità di soft films in materiale plastico. Ancora una volta, ricorrendo all'aiuto della fluorescenza, si potranno osservare processi di mixing e demixing di miscele polimeriche in modalita’ 4D time-lapse, visualizzare la distribuzione spaziale di pigmenti o soluti (mediante proiezione in trasparenza), valutare gli stati di stress e la propagazione dello stesso all'interfaccia tra fibra e matrice (in luce polarizzata).

In generale questa tipologia di microscopio permette la perfetta analisi di materiali trasparenti, sotto la cui superficie si potranno rilevare disomogeneità e difetti, come cavità, pori e inclusioni; se si aggiungono alcune opzioni software sarà inoltre possibile catturare immagini in luce riflessa della superficie (come la distribuzione ed orientazione di microfibre in tessuti

La combinazione di riflessione e contrasto in fluorescenza è fondamentale nell'analisi di materiali che vanno da soluzioni, gel, colloidi, emulsioni e dispersioni fino a materiali di uso quotidiano come fibre tessili, superfici metalliche e ceramiche, oltre a offrire la possibilità di ottimizzare le proprietà di sistemi liquidi complessi (come i materiali liquido-cristallini) e la risposta degli stessi nel tempo, grazie a un'analisi 3D o 4D.

I microscopi a scansione focale superano i limiti applicativi dei tradizionali microscopi ottici (stereoscopici, metallografici, biologici, sistemi di macroscopia, etc.) e per talune applicazioni può essere impiegato con particolare efficacia in alternativa al microscopio confocale, al microscopio elettronico, al profilometro a scansione laser , al rugosimetro a contatto

È importante sottolineare il fatto che tutti i procedimenti descritti possono essere eseguiti direttamente, in modo non distruttivo e senza la necessità di alcun rivestimento superficiale di materiale conduttivo, senza dover lavorare in vuoto