Ako možno zvýšiť rozlíšenie mikroskopu?
Jedným z primárnych testovacích nástrojov je mikroskop a rozlíšenie je kľúčovou metrikou na hodnotenie výkonu nástroja. Rozlíšenie je schopnosť rozlišovať medzi dvoma čiarami alebo malými bodmi zreteľne na blízko. Samotné oko funguje ako mikroskop. Rozlíšenie ľudského oka na diaľku, ktorá je všeobecne akceptovaná ako 25 cm, je za normálnych svetelných podmienok okolo 1/10 mm. Pretože priame čiary môžu vzrušovať množstvo nervových buniek, rozlíšenie očí sa môže zvýšiť pri sledovaní dvoch priamych čiar.
Keďže rozlíšenie ľudského oka je len 1/10 mm, nedokáže rozlíšiť dva extrémne malé objekty, ktoré sú od seba bližšie ako 1/10 mm. Takže ako prvý prišiel na rad vývoj optického mikroskopu na mikroskopickú kontrolu, po ktorom nasledoval vývoj elektrónového mikroskopu. Najkratšia vzdialenosť medzi dvoma drobnými bodkami, ktorú možno na vzorke jasne rozlíšiť, sa označuje ako rozlíšenie mikroskopu. D=0.61/NA je jeho výpočtový vzorec.
V rovnici D znamená rozlíšenie v um, vlnovú dĺžku zdroja svetla v um a NA znamená numerickú apertúru šošovky objektívu v um (nazývaný aj pomer clony).
Vzorec ukazuje, že numerická apertúra zodpovedajúcej šošovky objektívu a vlnová dĺžka zdroja dopadajúceho svetla určujú rozlíšenie mikroskopu. Ako je možné vidieť, optický mikroskop môže byť vylepšený:
1. Znížte vlnovú dĺžku svetelného zdroja.
Viditeľné svetlo má kratšiu vlnovú dĺžku 390nm. Táto vlnová dĺžka ultrafialového svetla môže znížiť rozlíšenie optického mikroskopu na 0,2 um, ak sa použije ako zdroj osvetlenia. Sklo väčšiny bežných materiálov však absorbuje veľa svetla s vlnovou dĺžkou pod 340 nm, čo znemožňuje UV svetlu vytvárať jasný a brilantný obraz aj po výraznom zoslabení. Keďže mikroskop s UV svetlom nie je možné vidieť pomocou voľným okom a dokonca aj pozorovaná vzorka musia byť použité drahé materiály ako kremeň a fluorit, ktoré môžu prechádzať ultrafialovým svetlom s vlnovou dĺžkou 185 nm a 200 nm. Táto technika na zvýšenie rozlíšenia mikroskopu sa často nepoužíva, pretože má vlastné limity, ktoré sú spojené s vysokými nákladmi a obmedzeniami mikroskopu.
2. Zvýšte numerickú apertúru NA objektívu.
Číselná apertúra NA=n*sin(u)
V rovnici n znamená index lomu média, ktorý leží medzi šošovkou objektívu a preparátom, a u znamená uhol polovičnej clony šošovky objektívu. Z tohto dôvodu sa z hľadiska optického dizajnu správne osvojenie väčšieho apertúrneho uhla alebo zvýšenie indexu lomu objavilo ako populárna technika na zvýšenie rozlíšenia optického mikroskopu. Médium pre objektívy s nízkym zväčšením, ako sú šošovky so zväčšením pod 10X je typicky vzduch, ktorý má index lomu 1, čo z neho robí suché médium. Médiom na ponorenie do vody je destilovaná voda, ktorá má index lomu 1,33. Médium pre objektívy s olejovou imerziou, ako napríklad olejová šošovka 100X od Olympusu, má index lomu, ktorý je vo všeobecnosti okolo 1,52. Vďaka použitiu média s vysokým indexom lomu majú šošovky objektívu ponorené do vody a šošovky objektívu s olejovou imerziou nielen veľké zväčšenie, ale aj zvyšujú rozlíšenie šošovky objektívu.
