Як підвищити роздільну здатність мікроскопа?
Мікроскопи є одним з основних засобів для тестування обладнання, 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 яскравій відстані (міжнародно визнана як 25 см) становить приблизно 1/10 мм. Для спостереження за двома прямими лініями роздільну здатність ока можна покращити шляхом стимуляції ряду нервових клітин.
Роздільна здатність людського ока становить лише 1/10 мм, тому людське око не може розрізнити відстань між об’єктами розміром менше 1/10 мм або двома маленькими об’єктами ближче 1/10 мм. Таким чином, відбувся перехід від простих макроскопічних луп до мікроскопічних спостережних оптичних мікроскопів, а потім електронних мікроскопів. Визначення роздільної здатності мікроскопа стосується меншої відстані між двома маленькими точками, які можна чітко розрізнити на зразку.
Формула розрахунку така: D=0.61 λ／ NA
У формулі D означає роздільну 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 узгодженого об’єктива. Звідси видно, що методи вдосконалення оптичних мікроскопів такі:
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 доводиться використовувати дорогі матеріали, такі як кварц (який може пропускати ультрафіолетове світло з довжиною до 200 нм) і флюорит (який може пропускати ультрафіолетове світло з довжиною до 185 нм). Крім того, ультрафіолетові мікроскопи неможливо спостерігати неозброєним оком, і вони навіть обмежені спостережуваними зразками в поєднанні з високою вартістю. 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 оптичному дизайні стало поширеним методом покращення роздільної здатності оптичних мікроскопів. Як правило, лінзи 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 об’єктива, зануреного в масло, є смола або інше прозоре масло з показником заломлення, як правило, близько 1,52, що близько до показника заломлення лінз і предметних стекол, таких як масляні лінзи Olympus 100X. Водоімерсійні лінзи та масляні імерсійні лінзи не тільки мають високе збільшення, але й покращують роздільну здатність об’єктива завдяки використанню середовища з високим показником заломлення.
