Ako možno zvýšiť rozlíšenie mikroskopu?
Mikroskop je jedným z hlavných zariadení testovacieho zariadenia a dôležitým ukazovateľom na posúdenie výkonu mikroskopu je rozlíšenie. Rozlíšenie sa vzťahuje na schopnosť jasne rozlíšiť malú vzdialenosť medzi dvoma malými bodmi alebo dvoma čiarami. Samotné ľudské oko je mikroskop. Za štandardných svetelných podmienok je rozlíšenie ľudského oka na diaľku (medzinárodne uznávaná ako 25 cm) asi 1/10 mm. Pri pozorovaní dvoch priamych čiar je možné zlepšiť rozlíšenie očí, pretože priame čiary môžu stimulovať sériu nervových buniek.
Rozlíšenie ľudského oka je len 1/10 mm, takže ľudské oko nedokáže rozlíšiť predmety menšie ako 1/10 mm alebo vzdialenosť medzi dvoma drobnými predmetmi bližšie ako 1/10 mm. Tak sa objavila od jednoduchej makroskopickej lupy k optickému mikroskopu na mikroskopické pozorovanie a potom k elektrónovému mikroskopu. Rozlíšenie mikroskopu je definované ako najmenšia vzdialenosť medzi dvoma malými bodkami, ktorú možno na vzorke jasne rozlíšiť. Jeho vzorec na výpočet je: D=0.61λ/NA
Vo vzorci: D je rozlíšenie (um); λ je vlnová dĺžka zdroja svetla (um); NA je numerická apertúra šošovky objektívu (nazývaná aj pomer clony).
Zo vzorca možno získať, že rozlišovacia schopnosť mikroskopu závisí od vlnovej dĺžky zdroja dopadajúceho svetla a numerickej apertúry prispôsobenej šošovky objektívu. Je zrejmé, že metóda zlepšenia optického mikroskopu:
1. Znížte vlnovú dĺžku svetelného zdroja.
Kratšia vlnová dĺžka viditeľného svetla je 390nm. Ak sa ako zdroj osvetlenia použije ultrafialové svetlo tejto vlnovej dĺžky, rozlíšenie optického mikroskopu sa môže znížiť na 0,2 um. Keďže však sklo väčšiny bežných materiálov absorbuje veľké množstvo svetla s vlnovou dĺžkou pod 340nm, ultrafialové svetlo po veľkom útlme nedokáže vytvoriť jasný a jasný obraz. Preto sa musia používať drahé materiály, ako je kremeň (ktorý môže prechádzať ultrafialovým svetlom s vlnovou dĺžkou 200 nm) a fluorit (ktorý môže prechádzať ultrafialovým svetlom s vlnovou dĺžkou 185 nm) a mikroskop s ultrafialovým svetlom nemožno pozorovať voľným okom. a dokonca obmedzené pozorovanou vzorkou. Okrem vysokých nákladov nie je tento spôsob zlepšenia rozlíšenia mikroskopu široko používaný kvôli svojim vlastným obmedzeniam.
2. Zvýšte numerickú apertúru NA objektívu.
Číselná apertúra NA=n*sin(u)
Vo vzorci je n index lomu média medzi šošovkou objektívu a vzorkou; u je uhol polovičnej clony objektívu. Preto sa vhodné prijatie väčšieho apertúrneho uhla z hľadiska optického dizajnu alebo zvýšenia indexu lomu stalo bežnou metódou na zlepšenie rozlíšenia optického mikroskopu. Vo všeobecnosti je médiom šošovky objektívu s nízkym zväčšením, ako napríklad pod 10X, vzduch a index lomu je 1, to znamená suchá šošovka objektívu; médiom na ponorenie do vody je destilovaná voda a jej index lomu je 1,33; médiom šošovky objektívu s olejovou imerziou je cédrový olej alebo iné priehľadné oleje a jeho index lomu je vo všeobecnosti okolo 1,52, čo je blízko indexu lomu šošovky a skleneného sklíčka, ako je napríklad olejová šošovka Olympus 100X. Šošovka objektívu s vodnou imerziou a šošovka objektívu s olejovou imerziou majú nielen veľké zväčšenie, ale tiež zlepšujú rozlíšenie šošovky objektívu vďaka použitiu médií s vysokým indexom lomu.
