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 małej odległości pomiędzy dwoma małymi punktami lub dwiema liniami. Ludzkie oko samo w sobie jest mikroskopem. W standardowych warunkach oświetleniowych rozdzielczość ludzkiego oka na odległość widzenia (uznawaną na całym świecie jako 25 cm) wynosi około 1/10 mm. Przy obserwacji dwóch linii prostych można poprawić rozdzielczość oczu, ponieważ linie proste mogą stymulować szereg komórek nerwowych.
Rozdzielczość ludzkiego oka wynosi tylko 1/10 mm, zatem oko ludzkie nie jest w stanie rozróżnić obiektów mniejszych niż 1/10 mm lub odległości pomiędzy dwoma małymi obiektami bliższymi niż 1/10 mm. Pojawiło się więc od prostego makroskopowego szkła powiększającego do mikroskopu optycznego do obserwacji mikroskopowych, a następnie mikroskopu elektronowego. Rozdzielczość mikroskopu definiuje się jako najmniejszą odległość między dwiema małymi plamkami, którą można wyraźnie rozróżnić na próbce. Jego wzór obliczeniowy to: D=0.61λ/NA
We wzorze: D jest rozdzielczością (um); λ to długość fali źródła światła (um); NA to apertura numeryczna obiektywu (zwana także współczynnikiem apertury).
Ze wzoru wynika, że rozdzielczość mikroskopu zależy od długości fali padającego źródła światła i apertury numerycznej dopasowanego obiektywu. Można zauważyć, że sposób udoskonalenia mikroskopu optycznego:
1. Zmniejsz długość fali źródła światła.
Krótsza długość fali światła widzialnego wynosi 390nm. Jeśli jako źródło światła zostanie użyte światło ultrafioletowe o tej długości fali, rozdzielczość mikroskopu optycznego można zmniejszyć do 0,2 um. Jednakże, ponieważ szkło z najpopularniejszych materiałów pochłania dużą ilość światła o długości fali poniżej 340 nm, światło ultrafioletowe nie może utworzyć wyraźnego i jasnego obrazu po dużym tłumieniu. Dlatego należy stosować drogie materiały, takie jak kwarc (który może przepuszczać światło ultrafioletowe o długości zaledwie 200 nm) i fluoryt (który może przepuszczać światło ultrafioletowe o długości zaledwie 185 nm), a mikroskopu w świetle ultrafioletowym nie da się zaobserwować gołym okiem , a nawet ograniczone próbą obserwacyjną. Oprócz wysokich kosztów, ta metoda poprawy rozdzielczości mikroskopu nie jest powszechnie stosowana ze względu na własne ograniczenia.
2. Zwiększ aperturę numeryczną NA obiektywu.
Apertura numeryczna NA=n*sin(u)
We wzorze n oznacza współczynnik załamania światła ośrodka pomiędzy soczewką obiektywu a próbką; u jest połową kąta przysłony 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, ośrodkiem soczewek obiektywowych o małym powiększeniu, na przykład poniżej 10X, jest powietrze, a współczynnik załamania światła wynosi 1, to znaczy sucha soczewka obiektywu; ośrodkiem immersyjnym jest woda destylowana, a jej współczynnik załamania światła wynosi 1,33; nośnikiem obiektywu immersyjnego w oleju jest olej cedrowy lub inne przezroczyste oleje, a jego współczynnik załamania światła wynosi zwykle około 1,52, czyli blisko współczynnika załamania soczewki i szkiełka, takiego jak soczewka olejowa Olympus 100X. Obiektyw immersyjny w wodzie i obiektyw immersyjny w oleju nie tylko zapewniają duże powiększenie, ale także poprawiają rozdzielczość obiektywu dzięki zastosowaniu mediów o wysokim współczynniku załamania światła.
