ES2461015B2

ES2461015B2 - Microscope for spectroscopic characterization of a sample

Info

Publication number: ES2461015B2
Application number: ES201300973A
Authority: ES
Inventors: José Antonio BARREDA ARGÜESO; Fernando RODRÍGUEZ GONZÁLEZ
Original assignee: Universidad de Cantabria
Current assignee: Universidad de Cantabria
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-05-22
Anticipated expiration: 2033-10-10
Also published as: WO2015052356A1; ES2461015A1

Abstract

Microscopio (10) con óptica de doble objetivo para la caracterización espectroscópica de una muestra cuya área está comprendida en el rango que va desde los micrómetros cuadrados hasta las décimas de milímetros cuadrados, que comprende un sistema de iluminación (12, 30) configurado para iluminar la muestra en un punto cuyo diámetro está comprendido entre aproximadamente 5 {mi}m y 30 {mi}m, y un sistema de enfoque y detección (13, 40) configurado para recoger la señal procedente de la muestra iluminada. El sistema de iluminación (12, 30) y el sistema de enfoque y detección (13, 40) son independientes, están situados en lados opuestos de la muestra, presentan movilidad independiente a lo largo de las tres direcciones del espacio y están configurados para permitir cualquier medida espectroscópica, incluyendo la absorción, de muestras emplazadas en entornos dispersivos y de difícil acceso.Microscope (10) with dual objective optics for spectroscopic characterization of a sample whose area is in the range from square micrometers to tenths of square millimeters, comprising a lighting system (12, 30) configured to illuminate the sample at a point whose diameter is between approximately 5 {mi} m and 30 {mi} m, and a focus and detection system (13, 40) configured to collect the signal from the illuminated sample. The lighting system (12, 30) and the focus and detection system (13, 40) are independent, are located on opposite sides of the sample, have independent mobility along the three directions of the space and are configured to allow any spectroscopic measurement, including absorption, of samples located in dispersive and difficult-to-reach environments.

Description

MICROSCOPE FOR CHARACTERIZATION SPECTROSCOPIC OF A SAMPLE FIELD OF THE INVENTION

La presente invención pertenece al campo de los microscopios para la caracterización espectroscópica de una muestra y, más concretamente, al de los microscopios para la caracterización espectroscópica de una muestra sometida a condiciones extremas, cuya área está comprendida en el rango que va desde los micrómetros cuadrados hasta las décimas de milímetros cuadrados. The present invention belongs to the field of microscopes for spectroscopic characterization of a sample and, more specifically, that of microscopes for spectroscopic characterization of a sample subjected to extreme conditions, the area of which ranges from square micrometers. up to tenths of square millimeters.

BACKGROUND OF THE INVENTION

Las medidas espectroscópicas son habitualmente utilizadas en diversas áreas científicas como la fisica, química, biología, geología y, en general, áreas relacionadas con la ciencia de materiales, donde constituyen una herramienta fundamental para su caracterización. Estas técnicas son muy útiles como sondas no destructivas, para la caracterización de materiales sometidos a diversas condiciones ambientales de presión, temperatura, campo magnético, etc. En tales condiciones, estas medidas, que se realizan por medio de espectrómetros, requieren la adaptación de dichos instrumentos a entornos de muestra extremos que en general emplean microscopios para su observación. Spectroscopic measurements are usually used in various scientific areas such as physics, chemistry, biology, geology and, in general, areas related to materials science, where they constitute a fundamental tool for their characterization. These techniques are very useful as non-destructive probes, for the characterization of materials subjected to various environmental conditions of pressure, temperature, magnetic field, etc. Under such conditions, these measurements, which are carried out by means of spectrometers, require the adaptation of said instruments to extreme sample environments that generally use microscopes for observation.

En el caso de los espectrómetros convencionales que operan con micromuestras, éstos incorporan un microscopio con un acoplamiento rígido que limita su flexibilidad. Sin embargo, las medidas espectroscópicas de micromuestras emplazadas en entornos complejos o de dificil acceso, tales como criostatos, celdas de presión, platinas calefactoras, cápsulas herméticas de vidrio, etc., requieren de una microscopía adecuada. Los entornos de muestra son en ocasiones voluminosos y su adaptación a un microscopio convencional es compleja y, en la mayor parte de los casos, fisicamente imposible, debido a la limitada distancia de trabajo de los objetivos y el espacio accesible de muestra. In the case of conventional spectrometers that operate with micro-samples, they incorporate a microscope with a rigid coupling that limits their flexibility. However, spectroscopic measurements of micro-samples located in complex or difficult-to-access environments, such as cryostats, pressure cells, heating plates, hermetic glass capsules, etc., require adequate microscopy. Sample environments are sometimes bulky and their adaptation to a conventional microscope is complex and, in most cases, physically impossible, due to the limited working distance of the objectives and the accessible sample space.

Aunque diversos equipos de FTIR (equipos que utilizan Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier) incorporan microscopios con una óptica de reflexión (objetivos tipo Cassegrain) para focalización de luz y detección en modo de transmisión, tales dispositivos son rígidos y operan con distancias de trabajo muy limitadas para incorporar celdas o entornos de micromuestra con distancias de trabajo superiores a 2 cm. Although various FTIR equipment (equipment that uses Fourier Transformed Infrared Spectroscopy) incorporates microscopes with reflection optics (Cassegrain-type lenses) for light targeting and transmission mode detection, such devices are rigid and operate with very long working distances limited to incorporate micro-sample cells or environments with working distances greater than 2 cm.

En el caso de la técnica de absorción óptica, esta dificultad se ve acentuada para microscopios con óptica confocal ya que ésta resulta inapropiada, habida cuenta de la necesidad de disponer de un objetivo de iluminación y de un objetivo de detección a ambos lados de la muestra. In the case of the optical absorption technique, this difficulty is accentuated for microscopes with confocal optics since this is inappropriate, given the need to have a lighting target and a detection target on both sides of the sample .

No obstante, los microscopios habituales emplean óptica confocal, ya que a pesar de que esta configuración no es adecuada para la absorción, y otras técnicas que precisen disponer de una óptica focalizada de transmisión iforward scattering), su uso es recomendado en técnicas espectroscópicas en configuración de retrodifusión (backscattering) tales como Raman, Reflectancia, Fotoluminiscencia, etc. Los microscopios habituales ofrecen sistemas de visión convencionales con revolver de objetivos y un sistema de iluminación con lentes concentradoras que impiden la medida de Absorción con microfoco para la muestra (I) y entorno de referencia (lo). However, the usual microscopes use confocal optics, since although this configuration is not suitable for absorption, and other techniques that require a focused optical transmission iforward scattering), its use is recommended in spectroscopic techniques in configuration backscattering such as Raman, Reflectance, Photoluminescence, etc. The usual microscopes offer conventional vision systems with stirring of lenses and a lighting system with concentrating lenses that prevent the measurement of Absorption with microfoco for the sample (I) and reference environment (it).

Estas limitaciones de los microscopios convencionales, bien por la configuración confocal, bien por la rigidez de diseño con objetivos anclados a posiciones fijas y escaso espacio de acceso de muestra, hacen imposible llevar a cabo determinadas experiencias que requieren la obtención de imagen y la sonda microscópica de espectroscopia simultáneamente. Es importante conocer el lugar donde se realiza la exploración (sondeo) y que sea reproducible; sin embargo, los sistemas de These limitations of conventional microscopes, either because of the confocal configuration, or because of the rigidity of design with objectives anchored to fixed positions and limited sample access space, make it impossible to carry out certain experiences that require imaging and the microscopic probe of spectroscopy simultaneously. It is important to know the place where the exploration (survey) is performed and that it is reproducible; however, the systems of

caracterización espectroscópica comerciales actuales no proporcionan la imagen del Current commercial spectroscopic characterization does not provide the image of the

área de exploración de la muestra y el espectro de forma simultánea. Sample and spectrum exploration area simultaneously.

Además, los microscopios convencionales operan con su eje óptico vertical o en una In addition, conventional microscopes operate with their vertical optical axis or in a

s s: orientación próxima a ésta. Este diseño no permite emplear el microscopio en una orientation next to this one. This design does not allow the microscope to be used in a

configuración de eje óptico horizontal, configuración que resulta necesaria cuando el horizontal optical axis configuration, configuration that is necessary when the

acceso óptico es únicamente a través de ventanas verticales. Ejemplos de esta Optical access is only through vertical windows. Examples of this

problemática son el caso de criostatos de cabeza y ventanas verticales (como por problematic are the case of head cryostats and vertical windows (as per

ejemplo los de baño de helio o nitrógeno), cubetas o celdas líquidas con acceso óptico example helium or nitrogen bath), cuvettes or liquid cells with optical access

10 10: horizontal, etc. horizontal, etc.

Desde el punto de vista de la alta presión, la utilización de las denominadas celdas de From the point of view of high pressure, the use of so-called cell

yunque de diamante (o de otra gema como zafiro, moissonitas, etc.) constituyen la diamond anvil (or another gem such as sapphire, moissonites, etc.) constitute the

técnica más utilizada en estudios de alta presión, y la espectroscopia constituye una most commonly used technique in high pressure studies, and spectroscopy is a

lS lS: técnica esencial para la caracterización de la materia sometida a tales condiciones essential technique for the characterization of the subject under such conditions

extremas. La realización de medidas espectroscópicas en las muestras micrométricas extreme Performing spectroscopic measurements on micrometric samples

contenidas en este tipo de celdas está muy restringida por las dimensiones de las celdas. contained in this type of cells is very restricted by the dimensions of the cells.

Además las celdas pueden ser asimétricas, lo que implica que las distancias de trabajo In addition the cells can be asymmetric, which implies that working distances

puedan variar a un lado y otro de la celda, y por tanto que los caminos ópticos para el may vary from one side of the cell to the other, and therefore the optical paths for the

20 twenty: sistema de iluminación y de detección sean diferentes (no equivalentes). lighting and detection system are different (not equivalent).

Por otra parte, los yunques de diamante, zafiro u otras gemas utilizadas en las celdas de On the other hand, diamond anvils, sapphire or other gems used in the cells of

presión, son medios dieléctricos que presentan dispersión cromática y dependiendo de pressure, are dielectric media that have chromatic dispersion and depending on

la geometría pueden desviar el haz de forma distinta para la iluminación y la detección. The geometry can deflect the beam differently for illumination and detection.

2S 2S: Este problema en general no se consigue paliar con los microscopios convencionales This problem in general cannot be overcome with conventional microscopes.

dada la rigidez mecánica de los objetivos tanto de iluminación como de detección, que given the mechanical rigidity of both the lighting and detection objectives, which

impiden un posicionamiento de los objetivos fuera del eje óptico del microscopio. Este prevent a positioning of the objectives outside the optical axis of the microscope. This

aspecto limita la realización de las medidas espectroscópicas en aquellas circunstancias aspect limits the performance of spectroscopic measurements in those circumstances

en que los entornos de muestra requieran una focalización independiente. in which sample environments require independent targeting.

SUMMARY OF THE INVENTION

La presente invención trata de resolver los inconvenientes mencionados anteriormente mediante un microscopio para la caracterización espectroscópica de una muestra, estando el área de la muestra comprendido en el rango que va desde los micrómetros cuadrados hasta las décimas de milímetros cuadrados, que permite caracterizar espectroscópicamente cualquier material con características susceptibles de ser medidas espectroscópicamente, mediante técnicas de absorción, luminiscencia, espectroscopía resuelta en tiempo y espectroscopía Raman. The present invention tries to solve the aforementioned drawbacks by means of a microscope for spectroscopic characterization of a sample, the area of the sample being in the range from square micrometers to tenths of square millimeters, which allows any material to be spectroscopically characterized with characteristics that can be measured spectroscopically, by absorption techniques, luminescence, time-resolved spectroscopy and Raman spectroscopy.

Concretamente, en un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un microscopio con óptica de doble objetivo para la caracterización espectroscópica de una muestra cuya área está comprendida en el rango que va desde los micrómetros cuadrados hasta las décimas de milímetros cuadrados, que comprende un sistema de iluminación configurado para iluminar la muestra en un punto cuyo diámetro está comprendido entre aproximadamente 5 /lm y 30 /lm, y un sistema de enfoque y detección configurado para recoger la señal procedente de la muestra iluminada. Specifically, in a first aspect of the present invention, a microscope with dual objective optics is provided for spectroscopic characterization of a sample whose area is in the range from square micrometers to tenths of square millimeters, comprising a lighting system configured to illuminate the sample at a point whose diameter is between approximately 5 / lm and 30 / lm, and a focus and detection system configured to collect the signal from the illuminated sample.

El sistema de iluminación y el sistema de enfoque y detección son independientes, están situados en lados opuestos de la muestra, presentan movilidad independiente a lo largo de las tres direcciones del espacio y están configurados para permitir cualquier medida espectroscópica, incluyendo la absorción, de muestras emplazadas en entornos dispersivos y de dificil acceso. The lighting system and the focus and detection system are independent, are located on opposite sides of the sample, have independent mobility along the three directions of the space and are configured to allow any spectroscopic measurement, including absorption, of samples located in dispersive environments and difficult access.

En una posible realización, el microscopio comprende además un sistema portamuestras, situado entre el sistema de iluminación y el sistema de enfoque y detección, extraíble e independiente de ambos sistemas, con movilidad en los tres ejes, y configurado para fijar diferentes tipos de entornos de muestra, o la muestra directamente, entre dos plataformas comprendidas en dicho sistema portamuestras. Preferentemente, una de dichas plataformas es móvil y se desplaza por al menos dos guías. In a possible embodiment, the microscope further comprises a sample holder system, located between the lighting system and the focus and detection system, removable and independent of both systems, with mobility in all three axes, and configured to fix different types of environments. shows, or shows it directly, between two platforms included in said sample holder system. Preferably, one of said platforms is mobile and travels by at least two guides.

En una posible realización, el sistema de iluminación comprende un objetivo de reflexión configurado para aprovechar la mayor cantidad de luz procedente de una fuente de luz y focalizarla sobre la muestra. Preferentemente, el sistema de iluminación comprende además un adaptador alineado con la parte anterior del objetivo de reflexión y configurado para permitir la utilización de diferentes fuentes de luz para iluminar la muestra. In a possible embodiment, the lighting system comprises a reflection target configured to take advantage of the greatest amount of light from a light source and focus on the sample. Preferably, the lighting system further comprises an adapter aligned with the front part of the reflection target and configured to allow the use of different light sources to illuminate the sample.

En una posible realización, el sistema de enfoque y detección comprende un objetivo de reflexión configurado para recoger la luz procedente de la muestra iluminada y focalizarla en una fibra óptica. In a possible embodiment, the focusing and detection system comprises a reflection target configured to collect the light from the illuminated sample and focus it on an optical fiber.

En una posible realización, el sistema de enfoque y detección comprende una lámina semirreflectante, configurada para dividir el haz de luz procedente de la muestra, en dos haces de luz: un haz de luz reflejado y un haz de luz transmitido. Preferentemente, en la dirección de la luz reflejada se sitúa una cámara configurada para recibir y almacenar las imágenes procedentes del área de exploración de la muestra en tiempo real. Preferentemente, en la dirección de la luz transmitida se sitúa un adaptador de fibra óptica configurado para conectar la fibra óptica a cualquier dispositivo de caracterización espectroscópica. In one possible embodiment, the focusing and detection system comprises a semi-reflective sheet, configured to divide the light beam from the sample into two light beams: a reflected light beam and a transmitted light beam. Preferably, in the direction of the reflected light a camera is set up to receive and store the images from the scanning area of the sample in real time. Preferably, in the direction of the transmitted light there is a fiber optic adapter configured to connect the optical fiber to any spectroscopic characterization device.

En una posible realización, los sistemas que comprende el microscopio se encuentran acoplados a una columna configurada para permitir el anclaje de diversos elementos. Preferentemente, la columna comprende una placa base en cada uno de sus dos extremos, estando los planos de las placas bases situados perpendicularmente a la columna. Alternativamente, dicha columna comprende una placa base en uno de los dos extremos del dispositivo, estando el plano de la placa base situado perpendicularmente a la columna. In a possible embodiment, the systems comprising the microscope are coupled to a column configured to allow the anchoring of various elements. Preferably, the column comprises a base plate at each of its two ends, the planes of the base plates being perpendicular to the column. Alternatively, said column comprises a base plate at one of the two ends of the device, the plane of the base plate being perpendicular to the column.

Preferentemente, dichas placas base presentan una pluralidad de orificios roscados. Preferably, said base plates have a plurality of threaded holes.

BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, y para complementar esta descripción, se acompaña como parte integrante de la misma, un juego de dibujos, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo. En estos dibujos: In order to help a better understanding of the characteristics of the invention, in accordance with a preferred example of practical realization thereof, and to complement this description, a set of drawings is attached as an integral part thereof, whose character is Illustrative and not limiting. In these drawings:

La figura 1 muestra un esquema de un microscopio para la caracterización espectroscópica de una muestra, de acuerdo con una realización de la invención Figure 1 shows a scheme of a microscope for spectroscopic characterization of a sample, according to an embodiment of the invention.

La figura 2 muestra un esquema de un sistema portamuestras comprendido en el microscopio de la invención, de acuerdo con una realización de la invención. Figure 2 shows a diagram of a sample holder system comprised in the microscope of the invention, in accordance with an embodiment of the invention.

La figura 3 muestra un esquema de un sistema de iluminación comprendido en el microscopio de la invención, de acuerdo con una realización de la invención. Figure 3 shows a diagram of a lighting system comprised in the microscope of the invention, in accordance with an embodiment of the invention.

La figura 4 muestra un esquema de un sistema enfoque-detección comprendido en el microscopio de la invención, de acuerdo con una realización de la invención. Figure 4 shows a schematic of a focus-detection system comprised in the microscope of the invention, in accordance with an embodiment of the invention.

La figura 5 muestra un esquema de una muestra situada en el interior de una celda de diamante. Figure 5 shows a schematic of a sample located inside a diamond cell.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

En este texto, el término "comprende" y sus variantes no deben entenderse en un sentido excluyente, es decir, estos términos no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. In this text, the term "comprises" and its variants should not be understood in an exclusive sense, that is, these terms are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps.

Además, los términos "aproximadamente", "sustancialmente", "alrededor de", "unos", etc. deben entenderse como indicando valores próximos a los que dichos términos acompañen, ya que por errores de cálculo o de medida, resulte imposible conseguir esos valores con total exactitud. In addition, the terms "approximately", "substantially", "around", "ones", etc. they should be understood as indicating values close to which these terms accompany, since due to calculation or measurement errors, it is impossible to achieve those values with total accuracy.

Además, se entiende por micromuestra una muestra de un material que presenta propiedades sensibles de ser caracterizadas espectroscópicamente, y cuya área de inspección está comprendida en el rango que va desde los micrómetros cuadrados hasta las décimas de milímetros cuadrados. In addition, micrometer means a sample of a material that has sensitive properties to be spectroscopically characterized, and whose inspection area is in the range from square micrometers to tenths of square millimeters.

Además, se entiende por distancia de trabajo la distancia existente entre la parte posterior del objetivo de reflexión y la muestra que se quiere inspeccionar, cuando el sistema está focalizado. In addition, working distance is understood as the distance between the back of the reflection target and the sample to be inspected, when the system is focused.

Además, se entiende por orificio roscado un orificio cuyo interior presenta una espiral saliente que permite roscar diferentes elementos, tales como tomillos. In addition, a threaded hole is understood as a hole whose interior has a protruding spiral that allows threading different elements, such as thymes.

Además, se entiende por celda de presión de yunques de diamante (DAC, Diamond Anvil Cell) un dispositivo que permite la aplicación de altas presiones sobre muestras confinadas en su interior, en las cuales se realiza la espectroscopia óptica bajo presión. En general, el diseño básico de una "DAC" consiste en dos diamantes dispuestos en un sistema de yunques, proporcionando suficiente calidad visual como para permitir medidas espectroscópicas. La celda permite además una excelente observación directa bajo un microscopio y obtención de imágenes en tiempo real del estado en el que se encuentra la muestra. Entre ambos diamantes se encuentra ubicada una junta metálica, o gasket, en la que se realiza un orificio con el fin de albergar la muestra, reduciendo así el gradiente de presión y aumentando la estabilidad de la celda. El cilindro resultante es la cavidad donde se introduce la micromuestra, así como las bolas de rubí que actúan como sensores de presión y el medio necesario para establecer la presión hidrostática. La acción de unos tomillos permite comprimir los yunques entre sí, y aumentar la presión en el interior de la cavidad. Este dispositivo permite, a partir de cantidades microscópicas de una muestra, analizar tanto sólidos como líquidos. In addition, a diamond anvil pressure cell (DAC) is understood as a device that allows the application of high pressures on samples confined inside, in which optical spectroscopy is performed under pressure. In general, the basic design of a "DAC" consists of two diamonds arranged in an anvil system, providing sufficient visual quality to allow spectroscopic measurements. The cell also allows excellent direct observation under a microscope and real-time imaging of the state in which the sample is located. Between both diamonds a metal seal, or gasket, is located in which a hole is made in order to house the sample, thus reducing the pressure gradient and increasing the stability of the cell. The resulting cylinder is the cavity where the micro sample is introduced, as well as the ruby balls that act as pressure sensors and the means necessary to establish the hydrostatic pressure. The action of some thymes allows compressing the anvils together, and increasing the pressure inside the cavity. This device allows, from microscopic quantities of a sample, to analyze both solids and liquids.

Además, se entiende por contenedor o entorno de muestra el ambiente que rodea la muestra. Este entorno o contenedor puede ser simple (como por ejemplo el aire o un In addition, the container or sample environment is understood as the environment surrounding the sample. This environment or container can be simple (such as air or a

vidrio sobre el que sitúa la muestra) o complejo (cuando la muestra se encuentra en el glass on which the sample is placed) or complex (when the sample is in the

interior de un dispositivo, como por ejemplo una celda o un criostato). inside a device, such as a cell or cryostat).

Las características del microscopio de la invención, así como las ventajas derivadas de las mismas, podrán comprenderse mejor con la siguiente descripción, hecha con referencia a los dibujos antes enumerados. The characteristics of the microscope of the invention, as well as the advantages derived therefrom, can be better understood with the following description, made with reference to the drawings listed above.

Las siguientes realizaciones preferidas se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. The following preferred embodiments are provided by way of illustration, and are not intended to be limiting of the present invention. In addition, the present invention covers all possible combinations of particular and preferred embodiments indicated herein. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of the invention.

A continuación se describe el microscopio para la caracterización espectroscópica de una micromuestra, de acuerdo con el esquema del mismo de la figura 1. El microscopio 10 de la invención permite caracterizar espectroscópicamente cualquier material con características susceptibles de ser medidas espectroscópicamente, mediante técnicas de absorción, luminiscencia, espectroscopía resuelta en tiempo y espectroscopía Raman. Ejemplos no limitativos de estos materiales son: aislantes, semiconductores, metálicos The microscope for spectroscopic characterization of a micro sample is described below, in accordance with the scheme thereof of Figure 1. The microscope 10 of the invention allows spectroscopically characterizing any material with characteristics that can be measured spectroscopically, by absorption techniques, luminescence, time resolved spectroscopy and Raman spectroscopy. Non-limiting examples of these materials are: insulators, semiconductors, metallic

o moleculares, en cualquiera de sus estados. or molecular, in any of its states.

El microscopio 10 de la invención comprende dos sistemas independientes y autónomos que permiten dotar al dispositivo de gran versatilidad: sistema de iluminación 12 y sistema de enfoque y detección 13. Además, preferentemente, el microscopio de la invención comprende un sistema portamuestras 11, independiente y autónomo de los otros dos sistemas. The microscope 10 of the invention comprises two independent and autonomous systems that allow the device to be highly versatile: lighting system 12 and focusing and detection system 13. Furthermore, preferably, the microscope of the invention comprises a sample holder system 11, independent and autonomous of the other two systems.

La figura 1 muestra una realización particular del microscopio 10 de la invención, que comprende los tres sistemas: sistema portamuestras 11, sistema de iluminación 12 y sistema de enfoque y detección 13. Figure 1 shows a particular embodiment of the microscope 10 of the invention, comprising the three systems: sample holder system 11, lighting system 12 and focus and detection system 13.

La gran ventaja de esta independencia es poder utilizar diversas fuentes para iluminar, poder realizar medidas sobre diferentes tipos de muestras contenidas en diversos entornos de muestra complejos, tales como celdas de alta presión, criostatos o platinas calefactoras sin las restricciones de los microespectrómetros convencionales, tener la posibilidad de utilizar diferentes tipos de espectrómetros y todo ello pudiendo ver al mismo tiempo la muestra analizada y su espectro en tiempo real. The great advantage of this independence is to be able to use various sources to illuminate, to be able to perform measurements on different types of samples contained in various complex sample environments, such as high-pressure cells, cryostats or heating plates without the restrictions of conventional micro-spectrometers, to have the possibility of using different types of spectrometers and all this while being able to see the analyzed sample and its spectrum in real time.

Preferentemente, estos tres sistemas 11, 12, 13 se encuentran acoplados a una columna 14 que permite el anclaje de diversos elementos gracias a unos medios de sujeción y tornillería. Preferentemente, la columna 14 es ranurada, de aluminio y de sección cuadrada, y presenta al menos un carril 15 en cada uno de sus cuatro lados para mejorar el anclaje de los elementos necesarios, así como el movimiento de los mismos. Preferably, these three systems 11, 12, 13 are coupled to a column 14 that allows the anchoring of various elements thanks to fastening means and fasteners. Preferably, the column 14 is slotted, of aluminum and of square section, and has at least one rail 15 on each of its four sides to improve the anchoring of the necessary elements, as well as their movement.

En una posible realización, la columna 14 presenta una placa base 16, 17 en cada uno de sus dos extremos. El plano de cada placa base 16, 17 está situado perpendicularmente a la columna 14 y tiene las dimensiones suficientes para aportar estabilidad al conjunto. Preferentemente, las placas base 16, 17 presentan una pluralidad de orificios roscados 18 en determinadas posiciones, que permite la ubicación de elementos auxiliares y el anclaje del microscopio lOa una mesa óptica. En una posible realización, las placas base 16, 17 son de aluminio y de sección cuadrada. In a possible embodiment, column 14 has a base plate 16, 17 at each of its two ends. The plane of each base plate 16, 17 is located perpendicularly to the column 14 and has sufficient dimensions to provide stability to the assembly. Preferably, the base plates 16, 17 have a plurality of threaded holes 18 in certain positions, which allows the location of auxiliary elements and the anchoring of the microscope 10 to an optical table. In a possible embodiment, the base plates 16, 17 are made of aluminum and of square section.

Las dos placas base 16, 17, además de servir de base al dispositivo, permiten que el microscopio 10 pueda trabajar de forma vertical u horizontal. Es decir, gracias a las dos placas base 16, 17, el microscopio 10 tiene la flexibilidad suficiente para poder operar en posición horizontal -con el eje óptico paralelo a una mesa-, o en posición vertical con el eje óptico perpendicular a una mesa-, manteniendo toda la operatividad del equipo. Esta característica es muy ventajosa para operar en entornos con accesos verticales u horizontales de una forma rápida y eficaz. The two base plates 16, 17, in addition to serving as the basis for the device, allow the microscope 10 to work vertically or horizontally. That is, thanks to the two base plates 16, 17, the microscope 10 has sufficient flexibility to be able to operate in a horizontal position - with the optical axis parallel to a table - or in a vertical position with the optical axis perpendicular to a table- , maintaining all the operability of the equipment. This feature is very advantageous to operate in environments with vertical or horizontal accesses quickly and efficiently.

En otra posible realización, la columna 14 presenta una única placa base 17 en uno de In another possible embodiment, column 14 has a single base plate 17 in one of

los dos extremos del dispositivo. Esta configuración es válida cuando se quiere trabajar The two ends of the device. This setting is valid when you want to work

con el microscopio en posición vertical. with the microscope in an upright position.

s 10 s 10: A diferencia de los microscopios con óptica confocal, en los cuales el objetivo de iluminación y el objetivo de detección se encuentran en el mismo lado de la muestra, en el microscopio 10 de la invención el sistema de iluminación 12 y el sistema de enfoque y detección 13 se sitúan en lados opuestos de la muestra, lo que permite realizar, además de otras medidas espectroscópicas, la medida de la absorción óptica de la muestra, que requiere ser en transmisión. Por lo tanto, el sistema portamuestras 11 se sitúa entre el sistema de iluminación 12 y el sistema de enfoque y detección 13. Unlike microscopes with confocal optics, in which the illumination objective and the detection objective are on the same side of the sample, in the microscope 10 of the invention the illumination system 12 and the focus and detection system 13 are located on opposite sides of the sample, which allows, in addition to other spectroscopic measurements, the measurement of the optical absorption of the sample, which requires transmission. Therefore, the sample holder system 11 is located between the lighting system 12 and the focus and detection system 13.

La figura 2 muestra una posible realización del sistema portamuestras 20 comprendido, preferentemente, en el microscopio de la invención. Figure 2 shows a possible embodiment of the sample holder system 20 preferably comprised in the microscope of the invention.

lS 20 lS 20: Dicho sistema 20 comprende dos plataformas 21, 22, preferentemente rectangulares, cuyos dos lados enfrentados presentan cada uno un corte idéntico, preferentemente en forma de V, y más preferentemente en forma de U, siendo los dos cortes simétricos tal que cuando dichas dos plataformas 21, 22 se aproximan, sólo están en contacto en los extremos de dichos dos lados enfrentados. De esta forma, el entorno de la muestra (o la muestra directamente) queda fij ado en el espacio existente entre las dos plataformas 21, 22. En una posible realización, las plataformas 21, 22 son de aluminio. Said system 20 comprises two platforms 21, 22, preferably rectangular, whose two opposite sides each have an identical cut, preferably V-shaped, and more preferably U-shaped, the two cuts being symmetrical such that when said two platforms 21 , 22 are approaching, they are only in contact at the ends of said two opposite sides. In this way, the environment of the sample (or the sample directly) is fixed in the space between the two platforms 21, 22. In one possible embodiment, the platforms 21, 22 are made of aluminum.

2S 2S: Preferentemente, una de las plataformas 21 es móvil y se desplaza por al menos dos guías 23, preferentemente de forma cilíndrica, que garantizan el alineamiento y enfrentamiento de las dos plataformas 21, 22 para anclar la muestra o el entorno de muestra. Preferably, one of the platforms 21 is mobile and travels by at least two guides 23, preferably in a cylindrical shape, which guarantee the alignment and confrontation of the two platforms 21, 22 to anchor the sample or the sample environment.

30 30: En una posible realización, dichas guías 23 están insertadas en los laterales enfrentados de dos soportes 24, 25 que se encuentran situados debajo de las plataformas 21, 22 de tal forma que cada plataforma 21, 22 está unida a un único soporte 24, 25 gracias a unos medios de sujeción, tales como tomillos. En otra posible realización, los In a possible embodiment, said guides 23 are inserted in the opposite sides of two supports 24, 25 which are located under the platforms 21, 22 such that each platform 21, 22 is connected to a single support 24, 25 thanks to fastening means, such as thyme. In another possible embodiment, the

soportes 24, 25 se encuentran situados encima de las plataformas. En una realización particular, las guías 23 son de aluminio. brackets 24, 25 are located above the platforms. In a particular embodiment, the guides 23 are made of aluminum.

Preferentemente, la otra plataforma 22 se encuentra unida a un microposicionador XY 28 que a su vez está unido a un soporte metálico 26 preferentemente en forma de "L" anclado a la columna 27. Este conjunto microposicionador XY 28 + soporte metálico 26 permite posicionar la muestra o el entorno de la muestra con precisión micrométrica en el plano XY, en cada uno de los dos ejes, f~ando el sistema portamuestras 20 en una posición escogida de la columna 27. De esta forma, el microscopio se adapta a la muestra, y no la muestra al microscopio, como ocurre con los dispositivos comprendidos en el estado de la técnica. En otra posible realización, esta plataforma 22 se encuentra unida a un microposicionador XYZ anclado a la columna 27. Preferably, the other platform 22 is connected to a micropositioner XY 28 which in turn is attached to a metal support 26 preferably in the form of "L" anchored to the column 27. This micropositioner set XY 28 + metal support 26 allows positioning the sample or the environment of the sample with micrometric precision in the XY plane, in each of the two axes, the sample holder system 20 in a chosen position of column 27. In this way, the microscope adapts to the sample , and does not show it under a microscope, as with the devices included in the state of the art. In another possible embodiment, this platform 22 is attached to an XYZ micropositioner anchored to column 27.

Este sistema portamuestras 20 permite medir todo tipo de cubetas, vasos de precipitados, platinas calefactoras, portaobjetos de vidrio, preparaciones de rocas y minerales o muestras microscópicas convencionales, además de utilizar diferentes tipos de celdas DAC o cápsulas PETRI; y todo ellos con diferentes dimensiones, debido a que el entorno de la muestra (o la muestra directamente) permanece anclada entre las dos plataformas, independientemente de su tamaño. This sample holder system 20 allows measuring all types of cuvettes, beakers, heating plates, glass slides, rock and mineral preparations or conventional microscopic samples, in addition to using different types of DAC cells or PETRI capsules; and all of them with different dimensions, because the environment of the sample (or the sample directly) remains anchored between the two platforms, regardless of their size.

Además el sistema portamuestras 20 es extraíble, de tal forma que, en el caso de que el microscopio de la invención comprenda dicho sistema, éste se puede retirar fácilmente de la columna 27. Esta extracción es necesaria cuando se realicen medidas de muestras en el interior de un elemento que debido a su rigidez y/o a su volumen no requiera la utilización del sistema portamuestras 20, como por ejemplo medidas a baja temperatura utilizando un criostato. En este caso, podemos realizar el alineamiento partiendo de dejar f~a la muestra y utilizando directamente los sistemas de posicionamiento tanto del sistema de iluminación como del sistema de enfoque y detección. In addition, the sample holder system 20 is removable, so that, in the event that the microscope of the invention comprises said system, it can be easily removed from column 27. This extraction is necessary when measurements of samples are made inside of an element that due to its rigidity and / or its volume does not require the use of the sample holder system 20, such as measurements at low temperature using a cryostat. In this case, we can perform the alignment starting from leaving the sample f ~ and directly using the positioning systems of both the lighting system and the focus and detection system.

La figura 3 muestra una posible realización del sistema de iluminación 30 comprendido en el microscopio de la invención. Preferentemente, este sistema 30 se sitúa por debajo de la muestra a caracterizar, iluminando de esta forma el lado inferior de la muestra. Figure 3 shows a possible embodiment of the lighting system 30 comprised in the microscope of the invention. Preferably, this system 30 is located below the sample to be characterized, thus illuminating the lower side of the sample.

El sistema de iluminación 30 comprende un objetivo de reflexión 31 que permite aprovechar la mayor cantidad de luz procedente de una fuente de luz, focalizándola en la muestra en un punto cuyo diámetro está comprendido entre aproximadamente 5 um y 30 um. Un experto en la materia entenderá que el valor adecuado de diámetro del punto sobre la muestra depende de diversos factores, como por ejemplo de las características del objetivo o de la fuente de luz. The lighting system 30 comprises a reflection objective 31 that allows to take advantage of the greatest amount of light from a light source, focusing on the sample at a point whose diameter is between approximately 5 um and 30 um. One skilled in the art will understand that the appropriate value of the point diameter on the sample depends on various factors, such as the characteristics of the objective or the light source.

La parte anterior del objetivo de reflexión 31 a se encuentra preferentemente enroscada al orificio 32 de un soporte 33, siendo dicho soporte 33 preferentemente de aluminio y de sección cuadrada. En una posible realización, la parte anterior del objetivo de reflexión 31a y la superficie lateral del orificio 32 del soporte 33 presentan un roscado del tipo RMS que permite una perfecta adaptación concéntrica del objetivo 31 al soporte 33. Este roscado permite alinear el objetivo 31 respecto del sistema de iluminación 30 (fibra, LED, ... ) y corregir, mediante el propio sistema roscado, la desviación ocasionada por la apertura numérica de la fuente. The front part of the reflection objective 31 a is preferably screwed to the hole 32 of a support 33, said support 33 being preferably of aluminum and of square section. In a possible embodiment, the front part of the reflection objective 31a and the lateral surface of the hole 32 of the support 33 have a threaded RMS type that allows a perfect concentric adaptation of the objective 31 to the support 33. This threading allows the objective 31 to be aligned with respect to of the lighting system 30 (fiber, LED, ...) and correct, by means of the threaded system itself, the deviation caused by the numerical opening of the source.

En el lado opuesto del orificio 32 del soporte 33 donde se encuentra el objetivo de reflexión 31, se enrosca un adaptador 34 para fibra óptica, LED o cualquier otro sistema de iluminación, lo que permite la utilización de diferentes fuentes de luz, de tal forma que el adaptador 34 y la parte anterior del objetivo de reflexión 31a se encuentren alineados a lo largo del eje central del orificio 32. Es importante que la posición del objetivo 31 con respecto al adaptador 34 quede fija, utilizando para ello los elementos que sean necesarios, tales como contraroscas On the opposite side of the hole 32 of the support 33 where the reflection objective 31 is located, an adapter 34 for fiber optic, LED or any other lighting system is screwed, allowing the use of different light sources, in such a way that the adapter 34 and the front part of the reflection lens 31a are aligned along the central axis of the hole 32. It is important that the position of the lens 31 with respect to the adapter 34 be fixed, using the necessary elements for it , such as counter bolts

El conjunto objetivo de reflexión 31-soporte 33-adaptador 34 está montado sobre un microposicionador XYZ 35 anclado a su vez a la columna 36 central, permitiendo desplazar el sistema de iluminación 30 en cada uno de los tres ejes. De esta forma, una vez alineado el sistema de iluminación 30 respecto del objetivo 31, todo el conjunto se mueve solidario mediante el microposicionador XYZ 35. The objective reflection assembly 31-support 33-adapter 34 is mounted on an XYZ 35 micropositioner anchored in turn to the central column 36, allowing the lighting system 30 to move in each of the three axes. In this way, once the lighting system 30 is aligned with respect to the objective 31, the whole assembly moves in solidarity by means of the XYZ 35 micropositioner.

En el caso de entornos de muestra complejos, el tamaño del contenedor limita la aproximación del objetivo a la muestra, por 10 que se requiere el uso de objetivos con largas distancias de trabajo, como por ejemplo distancias comprendidas entre aproximadamente 9mm y 25 mm 10 que permite que el entorno de muestra pueda ser de entre 18 mm y 50 mm. In the case of complex sample environments, the size of the container limits the approach of the objective to the sample, so that the use of lenses with long working distances is required, such as distances between approximately 9mm and 25mm 10 It allows the sample environment to be between 18 mm and 50 mm.

Este sistema de iluminación permite focalizar la luz en un punto determinado con gran precisión, 10 que resulta fundamental en el caso de las medidas de absorción óptica, donde la focalización de la fuente de luz en un punto de la muestra y en su entorno es crítico. This lighting system allows the light to be focused at a specific point with great precision, 10 which is essential in the case of optical absorption measures, where the focus of the light source at a point in the sample and in its environment is critical .

La figura 4 muestra una posible realización del sistema de enfoque y detección 40 comprendido en el microscopio de la invención Figure 4 shows a possible embodiment of the focus and detection system 40 comprised in the microscope of the invention

El sistema de enfoque y detección 40 comprende un objetivo de reflexión 41 que permite recoger la luz procedente de la muestra iluminada y focalizarla en una fibra óptica. Preferentemente, el objetivo de reflexión del sistema de iluminación y el objetivo de reflexión 41 del sistema de enfoque y detección 40 presentan las mismas características, 10 que permite un mejor aprovechamiento de la luz al tratarse de un sistema simétrico. The focus and detection system 40 comprises a reflection objective 41 that allows the light from the illuminated sample to be collected and focused on an optical fiber. Preferably, the reflection objective of the lighting system and the reflection objective 41 of the focusing and detection system 40 have the same characteristics, 10 which allows a better use of light as it is a symmetrical system.

La parte anterior del objetivo de reflexión 41a se encuentra enroscada a un orificio roscado situado en una de las caras de un dispositivo 42. Preferentemente, el orificio roscado y la parte anterior del objetivo de reflexión 41a presentan la misma métrica RMS. Este dispositivo 42, además de servir de sujeción a diferentes elementos, presenta otra serie de ventajas como no permitir que entre suciedad al objetivo o evitar la entrada de luz del exterior. En una posible realización, el dispositivo 42 es de aluminio y con forma de cubo. The front part of the reflection objective 41a is screwed into a threaded hole located on one of the faces of a device 42. Preferably, the threaded hole and the front part of the reflection objective 41a have the same RMS metric. This device 42, in addition to serving as a fastener to different elements, has another series of advantages such as not allowing dirt to enter the target or preventing the entry of light from outside. In one possible embodiment, the device 42 is made of aluminum and cube-shaped.

El dispositivo 42 comprende además en su cara opuesta, otro orificio unido a un microposicionador XY 44. En una posible realización el microposicionador XY 44 se encuentra atornillado al orificio. En otra posible realización el microposicionador XY 44 se encuentra roscado al orificio. The device 42 further comprises on its opposite face, another hole connected to a micropositioner XY 44. In a possible embodiment the micropositioner XY 44 is screwed to the hole. In another possible embodiment, the XY 44 micropositioner is threaded to the hole.

La misión del microposicionador XY 44 es corregir la desviación del haz de luz provocada por una lámina semirreflectante 45 situada en el interior del dispositivo 42. Dicha lámina semireflectante 45 está configurada para dividir el haz de luz incidente, procedente de la muestra a través del objetivo de reflexión 41, en dos haces de luz: un haz de luz reflejado y un haz de luz transmitido. De esta forma, es posible trabajar con la luz incidente, la luz reflejada y la luz transmitida en tiempo real. Esto tiene la ventaja de poder explorar un determinado área al mismo tiempo, pudiéndolo contemplar a través de una cámara 46 que permita recibir y almacenar las imágenes en tiempo real. The mission of micropositioner XY 44 is to correct the deflection of the beam of light caused by a semi-reflective sheet 45 located inside the device 42. Said semi-reflective sheet 45 is configured to divide the incident beam of light, from the sample through the target. of reflection 41, in two light beams: a reflected light beam and a transmitted light beam. In this way, it is possible to work with the incident light, the reflected light and the light transmitted in real time. This has the advantage of being able to explore a certain area at the same time, being able to contemplate it through a camera 46 that allows to receive and store the images in real time.

El haz reflejado se recoge en la cámara 46, que se encuentra anclada a un orifico situado en una de las caras del dispositivo 42, mediante un conjunto de elementos comerciales estándar, tales como tomillos, o mediante roscado, lo cual permite ajustar la distancia entre la cámara 46 y la lámina semireflectante 45. Un experto en la materia entenderá que esta abertura deberá estar situada en la dirección de la imagen reflejada por la lámina semireflectante 45. The reflected beam is collected in the chamber 46, which is anchored to an orifice located on one of the faces of the device 42, by means of a set of standard commercial elements, such as thymes, or by threading, which allows adjusting the distance between the chamber 46 and the semi-reflective sheet 45. One skilled in the art will understand that this aperture should be located in the direction of the image reflected by the semi-reflective sheet 45.

En el interior del microposicionador XY 44 se sitúa concéntricamente un adaptador de fibra óptica 43 que permite la conexión de la fibra óptica a cualquier dispositivo de caracterización espectroscópica. La fibra óptica recoge el haz de luz transmitido procedente de la muestra y lo transmite hasta dicho dispositivo de caracterización, de tal forma que es posible realizar el análisis espectroscópico de la muestra. Inside the micropositioner XY 44 a fiber optic adapter 43 is concentrically located that allows the connection of the optical fiber to any spectroscopic characterization device. The optical fiber picks up the transmitted light beam from the sample and transmits it to said characterization device, so that it is possible to perform the spectroscopic analysis of the sample.

Las características de este adaptador 43 se ajustan al dispositivo de caracterización espectroscópica. Esta versatilidad permite la utilización de diversos dispositivos de caracterización espectroscópica, simplemente cambiando el adaptador a la salida. Este adaptador permite trabajar bien con una fibra simple, utilizando conectores de fibra (SMA, FC-PC ... ) o con bundles de fibras. The characteristics of this adapter 43 conform to the spectroscopic characterization device. This versatility allows the use of various spectroscopic characterization devices, simply by changing the adapter to the output. This adapter allows to work well with a simple fiber, using fiber connectors (SMA, FC-PC ...) or with fiber bundles.

Preferentemente, la lámina semireflectante 45, que es reemplazable, presenta un amplio rango espectral de trabajo, está optimizada de acuerdo a las exigencias espectroscópicas, y presenta una inclinación de 45° con respecto al eje del microscopio, de tal forma que parte de la luz que incide en la lámina se orienta hacia el microposicionador XYZ 44 y la parte restante hacia la cámara 46. Además, dicha lámina semireflectante 45 se encuentra unida a una de las caras interiores 47 sin orificios del dispositivo 42. Preferably, the semi-reflective sheet 45, which is replaceable, has a wide spectral working range, is optimized according to the spectroscopic requirements, and has an inclination of 45 ° with respect to the microscope axis, so that part of the light which hits the sheet is oriented towards the micropositioner XYZ 44 and the remaining part towards the chamber 46. In addition, said semi-reflective sheet 45 is attached to one of the inner faces 47 without holes of the device 42.

Preferentemente, dicha cara 47 presenta en su exterior, al menos dos guías cilíndricas 48 que permiten retirar la lámina semireflectante 45 del interior del dispositivo 42, de tal forma que toda la luz incidente procedente de la muestra sea trasmitida directamente a la fibra óptica 43. Esta configuración es conveniente en los casos en que se requiera analizar el 100% de la luz transmitida por la muestra. Preferably, said face 47 has on its exterior, at least two cylindrical guides 48 that allow the semi-reflective sheet 45 to be removed from the inside of the device 42, so that all the incident light from the sample is transmitted directly to the optical fiber 43. This configuration is convenient in cases where it is required to analyze 100% of the light transmitted by the sample.

Preferentemente, este sistema de enfoque y detección 40 está situado sobre un microposicionador XYZ 49 anclado a la columna central 50, permitiendo desplazar el sistema de enfoque y detección 40 en altura y en el plano XY. Preferably, this focusing and detection system 40 is located on an XYZ micropositioner 49 anchored to the central column 50, allowing the focusing and detection system 40 to be displaced in height and in the XY plane.

Example

A continuación se muestra un ejemplo concreto de realización de la invención y los resultados obtenidos. A concrete example of embodiment of the invention and the results obtained are shown below.

El microscopio comprende tres sistemas independientes y autónomos: sistema portamuestras, sistema de iluminación y sistema de enfoque y detección. The microscope comprises three independent and autonomous systems: sample holder system, lighting system and focus and detection system.

Estos tres sistemas se encuentran acoplados a una columna ranurada de 500 milímetros de longitud y 1OOx 100 mm 2 de sección, lo que permite realizar medidas contemplando diferentes configuraciones. Esta columna es de aluminio y de sección cuadrada, y presenta dos carriles en cada una de sus cuatro caras rectangulares para permitir el anclaje de los diferentes elementos del microscopio, así como el movimiento de los mIsmos. These three systems are coupled to a grooved column of 500 millimeters in length and 1OOx 100 mm 2 in section, which allows measurements taking into account different configurations. This column is made of aluminum and of square section, and has two rails on each of its four rectangular faces to allow the anchoring of the different elements of the microscope, as well as the movement of the same.

La columna está atornillada en su extremo inferior a una placa de base cuadrada, de dimensiones 300x300 mm2• La placa base es de aluminio y presenta una pluralidad de orificios roscados, lo que permite la ubicación de elementos auxiliares y el anclaje del microscopio a una mesa óptica. The column is screwed at its lower end to a square base plate, of dimensions 300x300 mm2 • The base plate is made of aluminum and has a plurality of threaded holes, which allows the location of auxiliary elements and the anchoring of the microscope to a table optics.

El sistema portamuestras se sitúa entre el sistema de iluminación y el sistema de enfoque y detección, permitiendo además de medidas de excitación y luminiscencia, la realización de medidas de absorción óptica sobre la muestra. Este sistema portamuestras es extraíble y comprende dos plataformas rectangulares de aluminio, cuyos dos lados enfrentados presentan cada uno un corte idéntico en forma de V, siendo los dos cortes simétricos tal que cuando dichas dos plataformas se aproximan, sólo están en contacto en los extremos de dichos dos lados enfrentados. De esta forma, el entorno de la muestra (o la muestra directamente) queda fijado en el espacio existente entre las dos plataformas. The sample holder system is located between the lighting system and the focus and detection system, allowing in addition to excitation and luminescence measurements, the performance of optical absorption measures on the sample. This sample holder system is removable and comprises two rectangular aluminum platforms, whose two opposite sides each have an identical V-shaped cut, the two being symmetrical cuts such that when these two platforms approach, they are only in contact at the ends of said two sides facing each other. In this way, the environment of the sample (or the sample directly) is fixed in the space between the two platforms.

Una de las plataformas es móvil y se desplaza por dos guías de forma cilíndrica, que garantizan el alineamiento y enfrentamiento de las dos plataformas para anclar entornos de muestras o muestras de un tamaño de hasta 100 milímetros de diámetro o lado. One of the platforms is mobile and moves through two cylindrical guides, which guarantee the alignment and confrontation of the two platforms to anchor environments of samples or samples of a size up to 100 millimeters in diameter or side.

Estas guías cilíndricas se encuentran insertadas en los laterales enfrentados de dos soportes que se sitúan debajo de las dos plataformas, de tal forma que cada plataforma está unida, gracias a unos tomillos, a un único soporte These cylindrical guides are inserted in the opposite sides of two supports that are located under the two platforms, so that each platform is joined, thanks to some thymes, to a single support

La otra plataforma se encuentra unida a un microposicionador XY que a su vez está unido a un soporte metálico en forma de "L" anclado a la columna ranurada. Este conjunto microposicionador XY + soporte metálico permite posicionar la muestra o el entorno de la muestra con precisión micrométrica en el plano XY con un recorrido de 25 milímetros en cada uno de los dos ejes, fijando el sistema portamuestras en una posición escogida de la columna. The other platform is attached to an XY micropositioner which in turn is attached to a metal support in the form of "L" anchored to the grooved column. This set XY micropositioner + metal support allows to position the sample or the environment of the sample with micrometric precision in the XY plane with a distance of 25 millimeters in each of the two axes, fixing the sample holder system in a chosen position of the column.

El sistema de iluminación comprende un objetivo de reflexión 25x/0.4NA UV-VIS, con distancia de trabajo de 14.5 milímetros. La parte anterior de este objetivo de reflexión se encuentra enroscada al orificio de un soporte de aluminio de sección cuadrada. El objetivo de reflexión y la superficie lateral del orificio del soporte presentan un roscado de tipo RMS que permite una perfecta adaptación concéntrica del objetivo al soporte. The lighting system comprises a 25x / 0.4NA UV-VIS reflection lens, with a working distance of 14.5 millimeters. The front part of this reflection lens is screwed into the hole of an aluminum support with a square section. The reflection lens and the lateral surface of the support hole have an RMS type thread that allows a perfect concentric adaptation of the lens to the support.

En el lado opuesto del orificio del soporte de aluminio donde se enrosca el objetivo de reflexión, se enrosca un adaptador para fibra óptica de tal forma que el adaptador y la parte anterior del objetivo de reflexión se encuentren alineados a lo largo del eje central del orificio. On the opposite side of the hole of the aluminum support where the reflection lens is screwed, an adapter for fiber optic cable is screwed in such a way that the adapter and the front part of the reflection lens are aligned along the central axis of the hole .

El conjunto objetivo de reflexión-soporte-adaptador está montado sobre un microposicionador XYZ anclado a su vez a la columna central, permitiendo desplazar el sistema de iluminación en altura yen el plano XY con un recorrido de 25 milímetros en cada uno de los tres ejes. The objective reflection-support-adapter assembly is mounted on an XYZ micropositioner anchored in turn to the central column, allowing the illumination system to be moved in height and in the XY plane with a distance of 25 millimeters in each of the three axes.

El sistema de enfoque y detección comprende un objetivo de reflexión 25x/0.4NA UVVIS, con distancia de trabajo de 14.5 milímetros, que permite recoger la luz procedente de la muestra iluminada y focalizarla en una fibra óptica. The focus and detection system comprises a 25x / 0.4NA UVVIS reflection lens, with a working distance of 14.5 millimeters, which allows the light from the illuminated sample to be collected and focused on an optical fiber.

La parte anterior de este objetivo de reflexión se encuentra enroscada a un orificio roscado situado en una de las caras de un cubo de aluminio de 60 mm de arista. El orificio roscado y la parte anterior del objetivo de reflexión presentan la misma métrica RMS. El cubo de aluminio comprende además en su cara opuesta, otro orificio de 25,4 milímetros de diámetro, atornillado a un microposicionador XY de forma cilíndrica y de 30 milímetros de diámetro. The front part of this reflection target is screwed into a threaded hole located on one of the faces of a 60 mm edge aluminum hub. The threaded hole and the front part of the reflection target have the same RMS metric. The aluminum hub also comprises on its opposite face, another hole of 25.4 millimeters in diameter, screwed to a XY micropositioner of cylindrical shape and 30 millimeters in diameter.

En el interior del cubo de aluminio se sitúa una lámina semirreflectante, configurada para dividir el haz de luz incidente, procedente de la muestra a través del objetivo de reflexión, en dos haces de luz: un haz de luz reflejado y un haz de luz transmitido. El haz reflejado se recoge en una cámara anclada a un orifico situado en una de las caras del cubo de aluminio, mediante tomillos. Inside the aluminum cube there is a semi-reflective sheet, configured to divide the incident light beam, coming from the sample through the reflection target, into two light beams: a reflected light beam and a transmitted light beam . The reflected beam is collected in a chamber anchored to an orifice located on one of the faces of the aluminum cube, using thymes.

En el interior del microposicionador XY se sitúa concéntricamente un adaptador de fibra óptica SMA que permite la conexión de la fibra óptica a cualquier dispositivo de caracterización espectroscópica. La fibra óptica recoge el haz de luz transmitido procedente de la muestra y lo transmite hasta dicho dispositivo de caracterización, de tal forma que es posible realizar el análisis espectroscópico de la muestra. Inside the XY micropositioner a SMA fiber optic adapter is concentrically located that allows the connection of the optical fiber to any spectroscopic characterization device. The optical fiber picks up the transmitted light beam from the sample and transmits it to said characterization device, so that it is possible to perform the spectroscopic analysis of the sample.

La lámina semireflectante es del tipo Round Beamsplitter, está optimizada para los rangos del ultravioleta y el visible, operativa en un amplio rango espectral (400-700 nm), UVFS, de 12.5 milímetros de diámetro y presenta una relación de haz reflejadotransmitido de 50%-50%. The semi-reflective sheet is of the Round Beamsplitter type, it is optimized for the ultraviolet and visible ranges, operating in a wide spectral range (400-700 nm), UVFS, 12.5 mm in diameter and has a transmitted beam ratio of 50% -fifty%.

Esta lámina semireflectante está adherida a la cara oblicua de una pieza prismática, de aluminio y de base triangular, que se encuentra situada en el interior del cubo de aluminio. En una de las caras de la pieza prismática, se ha mecanizado un orificio cilíndrico de 9 milímetros de diámetro, con su eje paralelo y perpendicular a las dos caras ortogonales del prisma. La pieza está orientada de forma que el eje del orificio es paralelo al eje óptico del microscopio, lo que proporciona una inclinación de la lámina de 45° con respecto al eje del microscopio. This semi-reflective sheet is attached to the oblique face of a prismatic, aluminum and triangular base piece, which is located inside the aluminum hub. On one of the faces of the prismatic piece, a cylindrical orifice 9 millimeters in diameter has been machined, with its axis parallel and perpendicular to the two orthogonal faces of the prism. The piece is oriented so that the axis of the hole is parallel to the optical axis of the microscope, which provides a tilt of the sheet of 45 ° with respect to the axis of the microscope.

Esta pieza prismática está unida a una de las caras interiores sin orificios del cubo de aluminio. Dicha cara presenta en su exterior cuatro guías cilíndricas que permiten retirar la lámina semireflectante del interior del cubo de aluminio, de tal forma que toda la luz incidente procedente de la muestra sea trasmitida directamente a la fibra óptica. This prismatic piece is attached to one of the inner faces without holes of the aluminum hub. This face has four cylindrical guides on its exterior that allow the semi-reflective sheet to be removed from the inside of the aluminum cube, so that all the incident light from the sample is transmitted directly to the optical fiber.

Una de las caras del cubo de aluminio se encuentra atornillada a un microposicionador XYZ anclado a la columna central, permitiendo desplazar el sistema de enfoque y detección en altura yen el plano XY, con un recorrido de 25 milímetros en cada uno de los tres ejes. One of the faces of the aluminum hub is screwed to an XYZ micropositioner anchored to the central column, allowing to move the focus and detection system in height and in the XY plane, with a distance of 25 millimeters in each of the three axes.

La figura 5 muestra el esquema de una muestra situada en el interior de una celda DAC sobre la que se realizan medidas de absorción óptica con el microscopio de la invención. La celda DAC es del tipo Boehler-Almax y utiliza diamantes de culata de Figure 5 shows the scheme of a sample located inside a DAC cell on which optical absorption measurements are made with the microscope of the invention. The DAC cell is of the Boehler-Almax type and uses cylinder head diamonds

0.35 mm. La cavidad hidrostática donde está emplazada la muestra y los sensores de presión (bolas de rubí de lO ¡..tm de diámetro) es de forma cilíndrica con un diámetro de 0.35 mm The hydrostatic cavity where the sample is located and the pressure sensors (ruby balls of 10 mm diameter) are cylindrical in shape with a diameter of

0.1 mm y una altura de 40 ¡..tm. 0.1mm and a height of 40¡tm.

Para obtener el espectro de absorción de una muestra a alta presión, se introduce la muestra, preferentemente de forma plano-paralela de tamaño aproximado de 0.05x 0.05xO.02 mm3, en la cavidad hidrostática. El tamaño de la muestra es muy importante, ya que tiene que ser mayor que el spot de luz, a fin de garantizar que todo el haz pase a través de la muestra, pero a su vez debe dejar espacio libre dentro de la cavidad, de tal forma que sea posible obtener la señal de referencia (lo). La cavidad cilíndrica se rellena finalmente con parafina como medio hidrostático y se aplica una presión. To obtain the absorption spectrum of a high-pressure sample, the sample is introduced, preferably in a plane-parallel manner of approximately 0.05x0.05x0.02 mm3, into the hydrostatic cavity. The sample size is very important, since it has to be larger than the spot of light, in order to ensure that the entire beam passes through the sample, but in turn must leave free space inside the cavity, of such that it is possible to obtain the reference signal (lo). The cylindrical cavity is finally filled with paraffin as a hydrostatic medium and a pressure is applied.

A continuación la celda DAC se sitúa en el sistema portamuestras, fijando su posición en el espacio existente entre las dos plataformas. Este anclaje permite posicionar la celda en el mismo punto del plano XY de forma repetitiva tras diferentes operaciones de extracción-posicionamiento. La posición de la muestra puede optimizarse con el microposicionador del portamuestras para un correcto centrado de la misma. Next, the DAC cell is placed in the sample holder system, setting its position in the space between the two platforms. This anchor allows the cell to be positioned at the same point in the XY plane repetitively after different extraction-positioning operations. The position of the sample can be optimized with the micropositioner of the sample holder for correct centering of the sample.

Una vez colocada y centrada la celda en el portamuestras, se focaliza la luz del sistema de iluminación dentro de la cavidad hidrostática a través del objetivo de reflexión con ayuda del microposicionador XYZ. El spot de luz de 20 ¡..tm de diámetro se sitúa en una región libre de muestra de la cavidad para la obtención del espectro de referencia (lo) o sobre la muestra para la obtención del espectro de muestra (1). En ambos casos la ubicación del spot se realiza con la imagen proporcionada por la cámara. La luz transmitida se recoge a través de la fibra óptica acoplada a un espectrómetro para su análisis. A partir de las intensidades de luz en función de la longitud de onda, leA,) e 10(A,), se obtiene el espectro de absorción a través de la fórmula: Once the cell is placed and centered in the sample holder, the light of the lighting system is focused inside the hydrostatic cavity through the reflection objective with the help of the XYZ micropositioner. The light spot of 20 ... tm in diameter is located in a sample-free region of the cavity for obtaining the reference spectrum (lo) or on the sample for obtaining the sample spectrum (1). In both cases the location of the spot is done with the image provided by the camera. The transmitted light is collected through the optical fiber coupled to a spectrometer for analysis. From the light intensities as a function of the wavelength, leA,) and 10 (A,), the absorption spectrum is obtained through the formula:

A(A) = log [lo (A) -lbck (A)] [1(,,1,) -lbck (A)] A (A) = log [lo (A) -lbck (A)] [1 (,, 1,) -lbck (A)]

Siendo A(A-) la absorbancia a la longitud de de onda A-, e Ibck(A-) la intensidad de oscuridad obtenida focalizando un punto opaco de la cavidad. Being A (A-) the absorbance at the wavelength A-, and Ibck (A-) the intensity of darkness obtained by focusing an opaque point of the cavity.

Claims

1. Microscope (10) with dual objective optics for spectroscopic characterization of a sample whose area is in the range from square micrometers to tenths of square millimeters, comprising a lighting system (12, 30) configured to illuminate the sample at a point whose diameter is between approximately 5 µl and 30 µm, and a focus and detection system (13, 40) configured to collect the signal from the illuminated sample, the microscope being characterized by :

--: el sistema de iluminación (12, 30) yel sistema de enfoque y detección (13, 40) son independientes, están situados en lados opuestos de la muestra, presentan movilidad independiente a lo largo de las tres direcciones del espacio y están configurados para permitir cualquier medida espectroscópica, incluyendo la absorción, de muestras emplazadas en entornos dispersivos y de dificil acceso; the lighting system (12, 30) and the focusing and detection system (13, 40) are independent, are located on opposite sides of the sample, have independent mobility along the three directions of the space and are configured to allow any spectroscopic measurement, including absorption, of samples located in dispersive and difficult access environments;

--: comprende además un sistema portamuestras (11, 20), situado entre el sistema de iluminación (12, 30) Y el sistema de enfoque y detección (13, 40), extraíble e independiente de ambos sistemas (12, 30, 13, 40), con movilidad en los tres ejes, y configurado para fijar diferentes tipos de muestras, o entornos de muestra, entre dos plataformas (21,22) comprendidas en dicho sistema portamuestras (11,20). It also includes a sample holder system (11, 20), located between the lighting system (12, 30) and the focus and detection system (13, 40), removable and independent of both systems (12, 30, 13, 40) , with mobility in all three axes, and configured to fix different types of samples, or sample environments, between two platforms (21,22) included in said sample holder system (11,20).

2. 2.: El microscopio de la reivindicación 1, donde una de dichas p1atafonnas (21) es móvil y se desplaza por al menos dos guías (23). The microscope of claim 1, wherein one of said p1ataphonnes (21) is mobile and travels by at least two guides (23).

3. 3.: El microscopio de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el sistema de iluminación (12, 30) comprende un objetivo de reflexión (31) configurado para aprovechar la mayor cantidad de luz procedente de una fuente de luz y focalizarla sobre la muestra. The microscope of any of the preceding claims, wherein the lighting system (12, 30) comprises a reflection objective (31) configured to take advantage of the greatest amount of light from a light source and focus on the sample.

4. Four.: El microscopio de la reivindicación 3, donde el sistema de iluminación (12, 30) comprende además un adaptador (34) alineado con la parte anterior del objetivo de reflexión (31a) y configurado para pennitir la utilización de diferentes fuentes de luz para iluminar la muestra. The microscope of claim 3, wherein the lighting system (12, 30) further comprises an adapter (34) aligned with the front part of the reflection target (31a) and configured to allow the use of different light sources to illuminate the sample.

5. 5.: El microscopio de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el sistema de enfoque y detección (13, 40) comprende un objetivo de reflexión (41) configurado para recoger la luz procedente de la muestra iluminada y focalizarla en una fibra óptica. The microscope of any of the preceding claims, wherein the focusing and detection system (13, 40) comprises a reflection objective (41) configured to collect the light from the illuminated sample and focus it on an optical fiber.

6. 6.: El microscopio de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el sistema de enfoque y detección (13, 40) comprende una lámina semirreflectante (45), configurada para dividir el haz de luz procedente de la muestra, en dos haces de luz: un haz de luz reflejado y un haz de luz transmitido. The microscope of any of the preceding claims, wherein the focusing and detection system (13, 40) comprises a semi-reflective sheet (45), configured to divide the beam of light from the sample, into two beams of light: a beam of reflected light and a beam of transmitted light.

7. 7.: El microscopio de la reivindicación 6, donde en la dirección de la luz reflejada se sitúa una cámara (46) configurada para recibir y almacenar las imágenes procedentes del área de exploración de la muestra en tiempo real. The microscope of claim 6, wherein in the direction of the reflected light there is a camera (46) configured to receive and store the images from the scanning area of the sample in real time.

8. 8.: El microscopio de cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, donde en la dirección de la luz transmitida se sitúa un adaptador de fibra óptica (43) configurado para conectar la fibra óptica a cualquier dispositivo de caracterización espectroscópica. The microscope of any one of claims 6 or 7, wherein in the direction of the transmitted light a fiber optic adapter (43) is configured to connect the optical fiber to any spectroscopic characterization device.

9. 9.: El microscopio de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los sistemas que comprende el microscopio se encuentran acoplados a una columna (14, 27, 36, 50) configurada para permitir el anclaje de diversos elementos. The microscope of any of the preceding claims, wherein the systems comprising the microscope are coupled to a column (14, 27, 36, 50) configured to allow anchoring of various elements.

10. 10.: El microscopio de la reivindicación 9, donde dicha columna (14, 27, 36, 50) comprende una placa base (16, 17) en cada uno de sus dos extremos, estando los planos de las placas bases (16, 17) situados perpendicularmente a la columna (14,27,36,50). The microscope of claim 9, wherein said column (14, 27, 36, 50) comprises a base plate (16, 17) at each of its two ends, the planes of the base plates (16, 17) being perpendicularly located to the column (14,27,36,50).

11. eleven.: El microscopio de la reivindicación 9, donde dicha columna (14, 27, 36, 50) comprende una placa base (17) en uno de los dos extremos del dispositivo, estando el plano de la placa base (17) situado perpendicularmente a la columna. The microscope of claim 9, wherein said column (14, 27, 36, 50) comprises a base plate (17) at one of the two ends of the device, the plane of the base plate (17) being located perpendicular to the column .

12. 12.: El microscopio de cualquiera de las reivindicaciones 10 ó 11, donde dichas placas base (16, 17) presentan una pluralidad de orificios roscados (18). The microscope of any of claims 10 or 11, wherein said base plates (16, 17) have a plurality of threaded holes (18).