INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

micrómetro filar es un ocular especializado, utilizado en los telescopios astronómicos para realizar medidas astrométricas,¹​ en los microscopios para tomar medidas de las muestras,²​ y en los instrumentos ópticos topográficos para medir ángulos y distancias con respecto a referencias cercanas.³​ La palabra filar deriva del latín filum, con el significado de 'hilo', en referencia a los delgados hilos o marcas lineales utilizados en el dispositivo.

Un micrómetro filar típico consta de un micrómetro y de un retículo que dispone de dos finos alambres o hilos paralelos que pueden ser acercados o separados entre sí por el observador, que utiliza para ello el mecanismo de tornillo del micrómetro.¹​ Los hilos están colocados en el plano focal de imagen del ocular, por lo que quedan nítidamente superpuestos sobre el objeto bajo observación. El movimiento del micrómetro desplaza los cables a través del plano focal. Otros diseños emplean un retículo fijo, contra el que se desplaza un solo hilo o un segundo retículo. Rotando el ocular sobre el tubo del instrumento, el eje de medida puede ser ajustado para orientarse de acuerdo con la posición de los dos puntos a observar.

Antiguamente era común utilizar la seda de araña como hilo.⁴​

Situando un hilo sobre la visual de uno de los puntos de interés, y moviendo el otro hasta a un segundo punto, la distancia entre los dos hilos puede ser medida con el instrumento micrométrico asociado. Dando esta medida de distancia precisa en el plano de imagen, un cálculo trigonométrico con la longitud focal del objetivo proporciona la distancia angular entre los dos puntos vistos en un telescopio. En un microscopio, un cálculo similar permite determinar la distancia espacial entre dos puntos de una muestra.

En un telescopio de alineación, la medida micrométrica precisa de la imagen del ocular indica directamente la distancia real de un punto cercano observado respecto a la línea de visión. Esta medida absoluta es independiente de la distancia al objeto, debido al principio de telecentricidad.

Un uso habitual de los micrómetros filares en los telescopios astronómicos es la medición de la distancia entre estrellas dobles.

Los micrómetros filares son poco utilizados en la astronomía moderna, habiendo sido reemplazados por técnicas fotográficas digitales, donde los píxeles digitales proporcionan una referencia precisa para obtener distancias en la imagen. Aun así, los oculares filares son todavía utilizados en la enseñanza de la astronomía y por algunos astrónomos aficionados.

Dispositivos previos[editar]

El precursor del micrómetro filar fue el ocular micrométrico, inventado por William Gascoigne.⁵​

Las primeras medidas de distancias angulares se realizaban insertando en el ocular una delgada lámina de metal, cortada con la forma de un triángulo isósceles con una base muy estrecha. El triángulo se insertaba más o menos en el ocular hasta que los dos lados adyacentes de la hoja de metal ocultaban simultáneamente los dos objetos de interés. Midiendo cuidadosamente la posición en la que los objetos quedaban ocultos, y conociendo la longitud focal del ocular, se podía conocer la distancia angular entre los dos puntos. Christiaan Huygens utilizó este dispositivo.

microsonda es un instrumento que aplica un haz estable y bien enfocado de partículas cargadas (electrones o iones) a una muestra.

Tipos[editar]

Cuando el haz primario consiste en electrones acelerados, la sonda se denomina microsonda electrónica, cuando el haz primario está formado por iones acelerados, se utiliza el término microsonda iónica. El término microsonda también se puede aplicar a técnicas analíticas ópticas, cuando el instrumento está configurado para analizar micro muestras o micro áreas de especímenes más grandes. Tales técnicas incluyen espectroscopia Raman, espectroscopía infrarroja y LIBS. Todas estas técnicas usan microscopios ópticos modificados para ubicar el área a analizar, dirigir el haz de la sonda y recoger la señal analítica.

Una microsonda láser es un espectrómetro de masas que utiliza la ionización mediante un láser pulsado y el posterior análisis de masa de los iones generados.¹​²​³​

Usos[editar]

Los científicos usan este haz de partículas cargadas para determinar la composición elemental de los materiales sólidos (minerales, vidrios, metales). ⁴​La composición química del objetivo se puede encontrar a partir de los datos elementales extraídos a través de los rayos X emitidos (cuando el haz primario consiste en electrones cargados) o la medición de un haz secundario emitido de material pulverizado desde el objetivo (en el caso de que el haz primario consista en iones cargados).

Cuando la energía iónica se encuentra en el rango de unas pocas decenas de keV (kiloelectrovoltio), estas microsondas se denominan generalmente FIB (haz de iones enfocado). Un FIB convierte una pequeña porción del material en un plasma; el análisis se realiza con las mismas técnicas básicas que las utilizadas en la espectrometría de masas.

Cuando la energía iónica es más alta, cientos de keV a unos pocos MeV (megaelectronvoltios), se llaman microsondas nucleares. Las microsondas nucleares son herramientas extremadamente potentes que utilizan técnicas de análisis de haces de iones como microscopios con tamaños de punto en el rango de micro/nanómetro. Estos instrumentos se usan para resolver problemas científicos en una amplia gama de campos, desde la microelectrónica hasta la biomedicina.

Además del desarrollo de nuevas formas de explotar estas sondas como herramientas analíticas (esta área de aplicación de las microsondas nucleares se llama microscopía nuclear), recientemente se ha avanzado mucho en el área de modificación de materiales (la mayoría de las cuales se pueden describir como PBW), escritura con haz de protones).

El haz de la microsonda nuclear⁵​ generalmente está compuesto de protones y partículas alfa. Algunas de las microsondas nucleares más avanzadas tienen energías de haz superiores a 2 MeV. Esto le da al dispositivo una sensibilidad muy alta a concentraciones de elementos diminutas, alrededor de 1 ppm en tamaños de haz menores que 1 micrómetro. Esta sensibilidad elemental existe porque cuando el haz interactúa con la muestra emite rayos X característicos de cada elemento presente en la muestra. Este tipo de detección de radiación se llama PIXE. Se aplican otras técnicas de análisis al microscopio nuclear, incluida la retrodispersión de Rutherford(RBS), STIM, etc.

Otro uso de las microsondas es la producción de dispositivos de tamaño micro y nano, como los sistemas microelectromecánicos y los sistemas nanoelectromecánicos.⁶​ La ventaja que tienen las microsondas sobre otros procesos de litografía es que un rayo de microsonda puede escanearse o dirigirse a cualquier área de la muestra. Se puede imaginar que este escaneo del rayo de microsonda es como usar un lápiz de punta muy fina para dibujar su diseño en un papel o en un programa de dibujo. Los procesos tradicionales de litografía utilizan fotones que no se pueden escanear y, por lo tanto, se necesitan máscaras para exponer selectivamente la muestra a la radiación. Es la radiación la que causa cambios en la muestra, lo que a su vez permite a los científicos e ingenieros desarrollar pequeños dispositivos como microprocesadores, acelerómetros (como en la mayoría de los sistemas de seguridad para automóviles), etc.

 estadía o mira estadimétrica, también llamado estadal en Latinoamérica, es una regla graduada que permite mediante un nivel topográfico, medir desniveles, es decir, diferencias de altura. Con una mira, también se pueden medir distancias con métodos trigonométricos, o mediante un telémetro estadimétrico integrado dentro de un nivel topográfico, un teodolito, o bien un taquímetro.

Hay diferentes modelos de mira:

• Las más comunes son de aluminio, telescópicas, de 4 o 5 metros; son generalmente rigídas
• De madera vieja, pintada; que son más flexibles
• Para obtener medidas más precisas, hay miras en fibra de vidrio con piezas desmontables para minimizar las diferencias debido a Juegos inevitables al sostenerlas;
• Para una mayor precisión, hay miras de Invar, para ser utilizadas con los niveles de precisión con micrómetro placa paralela: son de una sola pieza, disponible en diferentes longitudes, por ejemplo, 3 metros para usos corrientes, o de un metro para mediciones bajo tierra.

Los niveles empleados hasta 1970, invertían la imagen, por este motivo las miras se pintaban entonces en simetría especular para que las cifras se pudieran leer, pero hoy día ya no es el caso. Regularmente las miras o estadales están graduadas en metros, decímetros y centímetros, la lectura se realiza precisando hasta el milímetro.

En las miras destinadas a ser usadas con niveles electrónicos, las graduaciones son reemplazadas por un código de barras. Suelen llevar un nivel de burbúja para comprobar su verticalidad durante la medida.

Monitor forma de onda (MFO), instrumento de medida utilizado en televisión para ver y medir la señal de vídeo.

El monitor forma de onda o MFO es en realidad un osciloscopio especializado en la señal de televisión. Su base de tiempos está diseñada para adaptarse a los tiempos típicos de esa señal y ver las partes de interés de la misma de una forma fácil y sencilla.

La base de tiempos proporciona diferentes tiempos para los barridos del haz en la pantalla. Se divide en 2 partes fundamentales, los correspondientes a la representación de las líneas, mostrando una o dos líneas por cada barrido del haz, y la representación de campos, donde también se pueden mostrar uno o dos campos por cada barrido del haz. A estas partes fundamentales de la base de tiempos se unen ciertas posibilidades destinadas a la realización de algunas medidas concretas o a facilitar la visualización de alguna zona concreta de la señal. Así pues, se puede ampliar el barrido magnificando la señal representada y facilitando la observación y medida de alguna de sus partes, como puede ser el sincronismo.

Normalmente existe la posibilidad de poder seleccionar línea a línea e incluso una línea en concreto. Esta posibilidad de selección se completa con una salida de monitoreado, normalmente llamada "pix monitor" donde se ve resaltada, sobre un monitor de TV, la línea que se representa en la pantalla del instrumento. Se suele poder seleccionar de esta misma forma un grupo de 15 líneas. Algunos aparatos incorporan cursores y posibilidad de comparación por sectores de la onda representada.

Vertical[editar]

La sección vertical del aparato consta únicamente de un amplificador vertical al cual se le conmutan dos entradas de vídeo, opcionalmente una tercera de alta impedancia, las cuales pueden ser acopladas en continua o en alterna. El control de la amplitud está diseñado de tal forma que en su posición normal la señal de vídeo ocupa cómodamente la pantalla con unas barras de color (recordamos que la señal de vídeo tiene una amplitud de un voltio pico a pico, correspondiendo de 0V a 0,7V la amplitud propia de la señal de imagen y de 0V a -0,3V a la amplitud del sincronismo), Tiene varias posiciones de una determinada ganancia así como un control lineal de la misma, que facilita la realización de las diferentes medidas estándar que se suelen realizar.

Una batería de filtros pasa bajos y pasa banda nos permiten ver las diferentes señales que componen la señal de vídeo, en particular la luminancia y la crominancia así como la realización de alguna medida concreta. Se complementa con un sistema de restauración de la componente de continua que pueda portar la señal.

Instrumento combinado con MFO y vectorscopio.

Otros controles[editar]

Como cualquier otro osciloscopio consta de los controles de brillo, foco, iluminación de la escala y posicionamiento. hay un sistema de conmutación de carátulas para realizar las diferentes .

Otros tipos de MFO[editar]

Si básicamente todos los monitores forma de onda son iguales hay muchos de ellos que viene combinados con un vectorscopio y con otros aparatos de medida. La popularización del vídeo digital SDI exige que los MFO puedan representar dicha señal. La mayoría de ellos representa la señal de vídeo una vez decodificada, pero es normal que también puedan representar el diagrama de ojo de la señal SDI e incluso los datos y errores que se producen en la transmisión de esa señal. Suelen complementarse con otra serie de carátulas y representaciones, como el diagrama rayo, el diamante, el booting, la presentación frontera..., que se utilizan para la realización de medidas específicas y la determinación de errores de gamut.