Kuinka parantaa mikroskoopin resoluutiota?
Mikroskoopit ovat yksi tärkeimmistä testauksen laitteista, ja tärkeä indikaattori mikroskooppien suorituskyvyn arvioinnissa on resoluutio. Resoluutiolla tarkoitetaan kykyä erottaa selvästi kaksi pientä pistettä tai kahden viivan välinen pienempi etäisyys. Ihmissilmä itsessään on mikroskooppi, ja normaaleissa valaistusolosuhteissa ihmissilmän resoluutio näköetäisyydellä (kansainvälisesti tunnustettu 25 cm) on noin 1/10 mm. Kahden suoran viivan havainnointia varten, koska ne voivat stimuloida hermosolujen sarjaa, silmien resoluutiota voidaan myös parantaa.
Ihmissilmän resoluutio on vain 1/10 mm, joten ihmissilmä ei pysty erottamaan etäisyyttä alle 1/10 mm:n tai kahden pienemmän kohteen välillä, jotka ovat lähempänä kuin 1/10 mm. Joten yksinkertaisista makroskooppisista suurennuslaseista on siirrytty optisiin mikroskooppeihin mikroskooppista havainnointia varten, jota seuraa elektronimikroskoopit. Mikroskoopin resoluutio määritellään pienemmäksi etäisyydeksi kahden pienen pisteen välillä, jotka voidaan selvästi erottaa näytteestä. Laskentakaava on: D=0.61 λ/NA
Kaavassa: D on resoluutio (um); λ on valonlähteen aallonpituus (um); NA on objektiivin numeerinen aukko (tunnetaan myös nimellä aukkosuhde).
Kaavan mukaan mikroskoopin resoluutio riippuu tulevan valonlähteen aallonpituudesta ja sovitetun objektiivilinssin numeerisesta aukosta. Tästä voidaan nähdä, että menetelmä parantaa optista mikroskopiaa on:
1. Pienennä valonlähteen aallonpituutta.
Näkyvän valon aallonpituus on lyhyempi, 390nm. Jos tämän aallonpituuden ultraviolettivaloa käytetään valonlähteenä, optisen mikroskoopin resoluutio voidaan pienentää 0,2 um:iin. Koska useimmat tavalliset lasimateriaalit imevät kuitenkin suuren määrän valoa alle 340 nm:n aallonpituuksilla, ultraviolettivalo ei voi muodostaa selkeitä ja kirkkaita kuvia merkittävän vaimennuksen jälkeen. Siksi on käytettävä kalliita materiaaleja, kuten kvartsia (joka voi läpäistä ultraviolettivaloa jopa 200 nm) ja fluorisälpää (joka voi läpäistä ultraviolettivaloa jopa 185 nm), eikä ultraviolettimikroskooppeja voida havaita paljaalla silmällä, ja ne ovat jopa havaittujen näytteiden rajoittama sekä kalliit kustannukset. Siksi tätä menetelmää mikroskoopin resoluution parantamiseksi ei käytetä laajalti sen omien rajoitusten vuoksi.
2. Suurenna objektiivin numeerista aukkoa NA
Numeerinen aukko NA=n * sin (u)
Kaavassa n on objektiivin ja näytteen välisen väliaineen taitekerroin; U on objektiivin puoliaukon kulma. Siksi suuremman aukkokulman käyttöönotosta tai taitekertoimen lisäämisestä optisessa suunnittelussa on tullut yleinen menetelmä optisten mikroskooppien resoluution parantamiseksi. Yleensä pienellä suurennuksella alle 10X objektiivit käyttävät ilmaa väliaineena ja niiden taitekerroin on 1, joka on kuivatyyppinen objektiivi; Veteen upotusaine on tislattua vettä, jonka taitekerroin on 1,33; Öljyllä upotettujen linssien väliaine on tervaa tai muuta läpinäkyvää öljyä, jonka taitekerroin on yleensä noin 1,52, mikä on lähellä linssien ja lasilevyjen, kuten Olympuksen 100X öljylinssin, taitekerrointa. Vesiimmersioobjektiivilla ja öljyimmersioobjektiivilla ei ole vain suuri suurennus, vaan ne myös parantavat objektiivin resoluutiota korkean taitekertoimen ansiosta.
