Kuinka parantaa mikroskoopin resoluutiota?
Mikroskoopit ovat yksi tärkeimmistä testauslaitteiden 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 kirkkaalla etäisyydellä (kansainvälisesti tunnustettu 25 cm) on noin 1/10 mm. Kahden suoran viivan havainnointia varten silmän resoluutiota voidaan parantaa stimuloimalla sarjaa hermosoluja.
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 suurennuslaitteista on siirrytty mikroskooppisiin optisiin havainnointimikroskooppeihin, joita seuraa elektronimikroskoopit. Mikroskoopin resoluution määritelmä viittaa pienempään etäisyyteen kahden pienen pisteen välillä, jotka voidaan selvästi erottaa näytteestä.
Laskentakaava on: D=0.61 λ／ NA
Kaavassa D edustaa resoluutiota (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 objektiivin numeerisesta aukosta. Tästä voidaan nähdä, että menetelmät optisten mikroskooppien parantamiseksi ovat:
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 absorboivat 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 jopa 200 nm ultraviolettivaloa) ja fluoriittia (joka voi läpäistä jopa 185 nm ultraviolettivaloa). Lisäksi ultraviolettimikroskooppeja ei voida tarkkailla paljaalla silmällä, ja niitä jopa rajoittavat havaitut näytteet ja kalliit kustannukset. Siksi tätä menetelmää mikroskoopin resoluution parantamiseksi ei käytetä laajalti omien rajoitustensa 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 käyttämisestä tai taitekertoimen lisäämisestä optisessa suunnittelussa on tullut yleinen menetelmä optisten mikroskooppien resoluution parantamiseksi. Yleensä pienellä suurennuksella alle 10X linssit käyttävät ilmaa väliaineena ja niiden taitekerroin on 1, mikä on kuivatyyppinen objektiivi; Veteen upotusaine on tislattua vettä, jonka taitekerroin on 1,33; Öljyllä upotettu objektiiviväliaine on tervaa tai muuta läpinäkyvää öljyä, jonka taitekerroin on yleensä noin 1,52, mikä on lähellä linssien ja lasilevyjen, kuten Olympuksen 100X öljylinssin, taitekerrointa. Vesiimmersiivisillä linsseillä ja öljyimmersiolinsseillä ei ole vain suuri suurennus, vaan ne myös parantavat objektiivin resoluutiota korkean taitekertoimen ansiosta.
