Jakich technik można użyć, aby zwiększyć rozdzielczość mikroskopu?
Jednym z podstawowych narzędzi testowych jest mikroskop, a rozdzielczość jest kluczowym wskaźnikiem oceny działania narzędzia. Rozdzielczość to zdolność do wyraźnego rozróżniania dwóch linii lub małych punktów z bliskiej odległości. Samo oko działa jak mikroskop. Rozdzielczość ludzkiego oka na odległość widzenia, która jest powszechnie akceptowana jako 25 cm, wynosi około 1/10 mm w normalnych warunkach oświetleniowych. Ponieważ linie proste mogą pobudzać wiele komórek nerwowych, rozdzielczość oczu można zwiększyć podczas oglądania dwóch linii prostych.
Ponieważ rozdzielczość ludzkiego oka wynosi tylko 1/10 mm, nie jest ono w stanie rozróżnić dwóch bardzo małych obiektów, które są oddalone od siebie o więcej niż 1/10 mm. Tak więc rozwój mikroskopu optycznego do inspekcji mikroskopowej był pierwszy, a następnie rozwój mikroskopu elektronowego. Najkrótsza odległość między dwoma małymi plamkami, którą można wyraźnie rozróżnić na próbce, nazywana jest rozdzielczością mikroskopu. D=0.61/NA to jego wzór obliczeniowy.
We wzorze: D to rozdzielczość (um); λ to długość fali źródła światła (um); NA to apertura numeryczna obiektywu (zwana także współczynnikiem apertury).
Ze wzoru można wywnioskować, że rozdzielczość mikroskopu zależy od długości fali padającego źródła światła oraz apertury numerycznej dopasowanego obiektywu. Można zauważyć, że sposób ulepszenia mikroskopu optycznego:
1. Zmniejsz długość fali źródła światła.
Krótsza długość fali światła widzialnego to 390nm. Jeśli jako źródło oświetlenia zostanie użyte światło ultrafioletowe o tej długości fali, rozdzielczość mikroskopu optycznego może zostać zmniejszona do 0,2 μm. Ponieważ jednak szkło większości powszechnie stosowanych materiałów pochłania dużą ilość światła o długości fali poniżej 340 nm, światło ultrafioletowe nie może utworzyć wyraźnego i jasnego obrazu po dużym stłumieniu. Dlatego należy stosować drogie materiały, takie jak kwarc (który może przechodzić przez światło ultrafioletowe o długości zaledwie 200 nm) i fluoryt (który może przechodzić przez światło ultrafioletowe o długości zaledwie 185 nm), a mikroskopu w świetle ultrafioletowym nie można obserwować gołym okiem , a nawet obserwowanej próbki Ze względu na ograniczenia mikroskopu, w połączeniu z wysokimi kosztami, ta metoda poprawy rozdzielczości mikroskopu nie jest powszechnie stosowana ze względu na swoje własne ograniczenia.
2. Zwiększ aperturę numeryczną NA obiektywu.
Apertura numeryczna NA=n*sin(u)
We wzorze n jest współczynnikiem załamania światła ośrodka między soczewką obiektywu a próbką; u to kąt połowy otworu obiektywu. Dlatego też, z punktu widzenia konstrukcji optycznej, odpowiednie przyjęcie większego kąta apertury lub zwiększenie współczynnika załamania światła stało się powszechną metodą poprawy rozdzielczości mikroskopu optycznego. Ogólnie rzecz biorąc, medium obiektywu o niskim powiększeniu, takim jak poniżej 10X, jest powietrze, a jego współczynnik załamania światła wynosi 1, to znaczy sucha soczewka obiektywu; medium zanurzenia w wodzie jest woda destylowana, a jej współczynnik załamania światła wynosi 1,33; medium obiektywu zanurzeniowego w oleju jest olej cedrowy lub inny przezroczysty olej, jego współczynnik załamania wynosi średnio około 1,52, blisko współczynnika załamania soczewki i szklanego szkiełka, takiego jak soczewka olejowa 100X firmy Olympus. Soczewka obiektywu zanurzeniowego w wodzie i soczewka obiektywu zanurzeniowego w oleju mają nie tylko duże powiększenie, ale także poprawiają rozdzielczość soczewki obiektywu dzięki zastosowaniu mediów o wysokim współczynniku załamania światła.
