Miten mikroskoopin resoluutiota voidaan lisätä?
Yksi tärkeimmistä testaustyökaluista on mikroskooppi, ja resoluutio on tärkeä mittari työkalun suorituskyvyn arvioinnissa. Erottelukyky on kyky erottaa kaksi suoraa tai pientä pistettä selvästi lähietäisyydeltä. Silmä itse toimii mikroskoopina. Ihmissilmän resoluutio näköetäisyydellä, joka on yleisesti hyväksytty 25 cm, on noin 1/10 mm normaaleissa valaistusolosuhteissa. Koska suorat viivat voivat kiihottaa useita hermosoluja, silmien resoluutiota voidaan lisätä katsomalla kahta suoraa viivaa.
Koska ihmissilmän resoluutio on vain 1/10 mm, se ei pysty erottamaan kahta erittäin pientä kohdetta, jotka ovat lähempänä kuin 1/10 mm toisistaan. Joten optisen mikroskoopin kehittäminen mikroskooppiseen tarkasteluun tuli ensin ja sen jälkeen elektronimikroskoopin kehittäminen. Lyhintä etäisyyttä kahden pienen täplän välillä, jotka voidaan selvästi erottaa näytteestä, kutsutaan mikroskoopin resoluutioksi. D=0.61/NA on sen laskentakaava.
Yhtälössä D tarkoittaa resoluutiota um:na, valonlähteen aallonpituutta um:na ja NA objektiivin linssin numeerista aukkoa um:na (kutsutaan myös aukkosuhteeksi).
Kaava osoittaa, että vastaavan objektiivilinssin numeerinen aukko ja tulevan valonlähteen aallonpituus määräävät mikroskoopin resoluution. Kuten voidaan nähdä, optista mikroskooppia voidaan parantaa:
1. Pienennä valonlähteen aallonpituutta.
Näkyvän valon aallonpituus on lyhyempi, 390nm. Tämä ultraviolettivalon aallonpituus voi heikentää optisen mikroskoopin resoluutiota 0,2 um:iin, kun sitä käytetään valonlähteenä. Suurin osa tavallisista materiaaleista lasi kuitenkin absorboi paljon valoa, jonka aallonpituus on alle 340 nm, mikä tekee UV-valon mahdottomaksi tuottaa selkeää ja kirkasta kuvaa edes merkittävän vaimenemisen jälkeen. Koska UV-valomikroskooppia ei voi nähdä paljaalla silmällä ja jopa havaittua näytettä, kalliita materiaaleja, kuten kvartsia ja fluoriittia, jotka voivat läpäistä ultraviolettivalon jopa 185 nm ja 200 nm, on käytettävä. Tätä tekniikkaa mikroskoopin resoluution lisäämiseksi ei käytetä usein sen omien rajojen vuoksi, joita pahentavat mikroskoopin korkeat kustannukset ja rajoitukset.
2. Suurenna objektiivin numeerista aukkoa NA.
Numeerinen aukko NA=n*sin(u)
Yhtälössä n tarkoittaa väliaineen taitekerrointa, joka on objektiivin ja näytteen välissä, ja u objektiivilinssin puoliaukon kulmaa. Tästä johtuen optisen suunnittelun näkökulmasta suuremman aukon kulman oikea ottaminen tai taitekertoimen lisääminen on noussut suosituksi tekniikaksi optisen mikroskoopin resoluution parantamiseksi. Matala suurennos objektiivilinsseille, kuten suurennuksilla varustetuille linsseille. alle 10X, on tyypillisesti ilmaa, jonka taitekerroin on 1, mikä tekee siitä kuivan väliaineen. Veteen upotuksen väliaine on tislattu vesi, jonka taitekerroin on 1,33. Öljyimmersioobjektiivilinssien, kuten Olympuksen 100X öljylinssin, taitekerroin on yleensä noin 1,52. Korkean taitekerroinväliaineen käytön ansiosta vesiimmersioobjektiivilla ja öljyimmersioobjektiivilla ei ole vain suuri suurennus, vaan ne myös parantavat objektiivin resoluutiota.
