Jak można zwiększyć rozdzielczość mikroskopu?
Mikroskop jest jednym z głównych urządzeń testujących, a ważnym wskaźnikiem oceny działania mikroskopu jest rozdzielczość. Rozdzielczość odnosi się do możliwości wyraźnego rozróżnienia niewielkiej odległości między dwoma małymi punktami lub dwiema liniami. Ludzkie oko samo w sobie jest mikroskopem. W standardowych warunkach oświetleniowych rozdzielczość ludzkiego oka na odległość widzenia (międzynarodowo uznawaną za 25 cm) wynosi około 1/10 mm. W przypadku obserwacji dwóch linii prostych można poprawić rozdzielczość oczu, ponieważ linie proste mogą stymulować szereg komórek nerwowych.
Rozdzielczość ludzkiego oka wynosi zaledwie 1/10 mm, więc ludzkie oko nie jest w stanie rozróżnić obiektów mniejszych niż 1/10 mm ani odległości między dwoma małymi obiektami mniejszej niż 1/10 mm. Pojawiło się więc od prostej makroskopowej lupy do mikroskopu optycznego do obserwacji mikroskopowych, a następnie mikroskopu elektronowego. Rozdzielczość mikroskopu jest definiowana jako najmniejsza odległość między dwoma małymi plamkami, którą można wyraźnie rozróżnić na próbce. Jego wzór obliczeniowy to: D=0,61λ/NA
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 używać drogich materiałów, takich 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 odpowiednie przyjęcie większego kąta apertury pod względem konstrukcji optycznej 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 ogólnie około 1,52, blisko współczynnika załamania soczewki i szklanego szkiełka, takiego jak soczewka olejowa 100X firmy Olympus. Soczewka obiektywu zanurzeniowego w wodzie i soczewka obiektywowa zanurzeniowa w oleju mają nie tylko duże powiększenie, ale także poprawiają rozdzielczość soczewki obiektywu dzięki zastosowaniu mediów o wysokim współczynniku załamania światła.
