Методи підвищення роздільної здатності мікроскопа
Мікроскоп є одним із основних засобів виявлення, а роздільна здатність є важливим показником для оцінки продуктивності мікроскопа. Роздільна здатність означає здатність чітко розрізняти меншу відстань між двома крапками або двома лініями. Людське око саме по собі є мікроскопом. За стандартних умов освітлення роздільна здатність людського ока на видимій відстані (міжнародно визнана як 25 см) становить приблизно 1/10 мм. Для спостереження двох прямих ліній роздільна здатність очей може бути покращена, оскільки прямі лінії можуть стимулювати серію нервових клітин.
Роздільна здатність людського ока становить лише 1/10 мм, тому людське око не може розрізнити відстань між об’єктом, меншим за 1/10 мм, або двома крихітними об’єктами, розташованими ближче ніж 1/10 мм. Тому від простої макрозбільшувального скла до оптичного мікроскопа для мікроскопічного спостереження, а потім з’явився електронний мікроскоп. Визначення роздільної здатності мікроскопа відноситься до невеликої відстані між двома маленькими точками, які можна чітко розрізнити на зразку. Формула розрахунку: d=0.61λ/na.
Де: d - роздільна здатність (um); λ – довжина хвилі джерела світла (мкм); NA — числова апертура (також звана світлосилою) лінзи об’єктива.
Відповідно до формули, роздільна здатність мікроскопа залежить від довжини хвилі джерела падаючого світла і числової апертури узгодженої лінзи об'єктива. Отже, методи вдосконалення оптичного мікроскопа такі:
1. Зменшіть довжину хвилі джерела світла.
Найкоротша довжина хвилі видимого світла становить 390нм. Якщо ультрафіолетове світло з такою довжиною хвилі використовувати як джерело освітлення, роздільну здатність оптичного мікроскопа можна зменшити до 0,2 мкм. Однак, оскільки більшість звичайних скляних матеріалів поглинає велику кількість світла з довжиною хвилі нижче 340 нм, ультрафіолетове світло не може сформувати чітке та яскраве зображення після значного ослаблення. Тому потрібно використовувати дорогі матеріали, такі як Shi Ying (який може пропускати ультрафіолетове світло до 200 нм) і плавиковий шпат (який може пропускати ультрафіолетове світло до 185 нм), а ультрафіолетовий мікроскоп не можна спостерігати неозброєним оком, навіть обмежений досліджуваними зразками, а також дорогою ціною, тому цей спосіб покращення роздільної здатності мікроскопа не використовується широко через власні обмеження.
2. Збільшити числову апертуру NA лінзи об’єктива.
Числова апертура NA=n*sin(u)
де n - показник заломлення середовища між лінзою об'єктива і зразком; U — кут половинної апертури лінзи об’єктива. Тому це поширений метод покращення роздільної здатності оптичного мікроскопа шляхом прийняття більшого кута апертури або збільшення показника заломлення в оптичній конструкції. Як правило, середовище об’єктива малої потужності, наприклад, менше 10X, – це повітря з показником заломлення 1, тобто суха лінза об’єктива; Середовище занурення дистильована вода з показником заломлення 1,33; Середовище об’єктива, зануреного в масло, — це ароматна смола або інша прозора олія, і його показник заломлення зазвичай становить близько 1,52, що близько до показника заломлення лінзи та слайда, наприклад, 100-кратного масляного дзеркала Olympus. Водно-імерсійний об’єктив і масляний об’єктив мають не тільки високе збільшення, але й покращують роздільну здатність лінзи об’єктива через середовище з високим показником заломлення.
