Як підвищити роздільну здатність мікроскопа?
Мікроскопи є одним з основних засобів для тестування, і важливим показником для оцінки роботи мікроскопів є роздільна здатність. Роздільна здатність означає здатність чітко розрізняти дві маленькі точки або меншу відстань між двома лініями. Людське око саме по собі є мікроскопом, і за стандартних умов освітлення роздільна здатність людського ока на відстані (міжнародно визнана як 25 см) становить приблизно 1/10 мм. Для спостереження за двома прямими лініями, оскільки вони можуть стимулювати серію нервових клітин, роздільна здатність очей також може бути покращена.
Роздільна здатність людського ока становить лише 1/10 мм, тому людське око не може розрізнити відстань між об’єктами, меншими за 1/10 мм, або двома крихітними об’єктами, ближчими за 1/10 мм. Таким чином, відбувся перехід від простих макроскопічних збільшувальних стекол до оптичних мікроскопів для мікроскопічних спостережень, а потім електронних мікроскопів. Роздільна здатність мікроскопа визначається як менша відстань між двома маленькими точками, які можна чітко розрізнити на зразку. Формула розрахунку: D=0.61 λ/NA
У формулі: D – роздільна здатність (um); λ - довжина хвилі джерела світла (мкм); NA — числова апертура (також відома як світлосила) лінзи об’єктива.
Відповідно до формули, роздільна здатність мікроскопа залежить від довжини хвилі джерела падаючого світла та числової апертури узгодженої лінзи об’єктива. Звідси видно, що метод вдосконалення оптичної мікроскопії такий:
1. Зменшіть довжину хвилі джерела світла.
Видиме світло має коротшу довжину хвилі 390нм. Якщо ультрафіолетове світло цієї довжини хвилі використовувати як джерело освітлення, роздільну здатність оптичного мікроскопа можна зменшити до 0,2 мкм. Однак через те, що більшість звичайних скляних матеріалів поглинає велику кількість світла з довжиною хвилі нижче 340 нм, ультрафіолетове світло не може формувати чіткі та яскраві зображення після значного ослаблення. Тому потрібно використовувати дорогі матеріали, такі як кварц (який може пропускати ультрафіолетове світло до 200 нм) і плавиковий шпат (який може пропускати ультрафіолетове світло до 185 нм), а ультрафіолетові мікроскопи неможливо спостерігати неозброєним оком, і навіть обмежений досліджуваними зразками в поєднанні з дорогими витратами. Тому цей метод покращення роздільної здатності мікроскопа не має широкого застосування через власні обмеження.
2. Збільшити числову апертуру NA лінзи об’єктива
Числова апертура NA=n * sin (u)
У формулі n — показник заломлення середовища між лінзою об'єктива і зразком; U — кут половинної апертури лінзи об’єктива. Тому використання більшого кута апертури або підвищення показника заломлення в оптичних конструкціях стало звичайним методом покращення роздільної здатності оптичних мікроскопів. Як правило, об’єктиви з низьким збільшенням нижче 10X використовують повітря як середовище та мають показник заломлення 1, що є об’єктивом сухого типу; Середовищем занурення у воду є дистильована вода з показником заломлення 1,33; Середовищем для масляних лінз є смола або інша прозора олія з показником заломлення, як правило, близько 1,52, що близько до показника заломлення лінз і предметних стекол, таких як масляні лінзи Olympus 100X. Водно-імерсійний об’єктив і масляний імерсійний об’єктив не тільки мають високе збільшення, але й покращують роздільну здатність об’єктива завдяки використанню середовища з високим показником заломлення.
