Jak zlepšit rozlišení mikroskopu?
Mikroskopy jsou jedním z hlavních zařízení pro testování a důležitým ukazatelem pro hodnocení výkonu mikroskopů je rozlišení. Rozlišení se týká schopnosti jasně rozlišit mezi dvěma malými body nebo menší vzdáleností mezi dvěma čarami. Samotné lidské oko je mikroskop a za standardních světelných podmínek je rozlišení lidského oka ve vizuální vzdálenosti (mezinárodně uznávané jako 25 cm) přibližně 1/10 mm. Pro pozorování dvou přímek, protože mohou stimulovat řadu nervových buněk, lze také zlepšit rozlišovací schopnost očí.
Rozlišení lidského oka je pouze 1/10 mm, takže vzdálenost mezi objekty menšími než 1/10 mm nebo dvěma drobnými objekty bližšími než 1/10 mm lidské oko nerozezná. Došlo tedy k posunu od jednoduchých makroskopických lup k optickým mikroskopům pro mikroskopické pozorování, po nichž následovaly elektronové mikroskopy. Rozlišení mikroskopu je definováno jako menší vzdálenost mezi dvěma malými body, které lze na vzorku jasně rozlišit. Výpočtový vzorec je: D=0.61 λ/NA
Ve vzorci: D je rozlišení (um); λ je vlnová délka zdroje světla (um); NA je numerická apertura (také známá jako aperturní poměr) objektivu.
Podle vzorce závisí rozlišení mikroskopu na vlnové délce dopadajícího zdroje světla a numerické apertuře přizpůsobené čočky objektivu. Z toho lze vidět, že metoda ke zlepšení optické mikroskopie je:
1. Snižte vlnovou délku světelného zdroje.
Viditelné světlo má kratší vlnovou délku 390nm. Je-li jako zdroj osvětlení použito ultrafialové světlo této vlnové délky, lze rozlišení optického mikroskopu snížit na 0,2 um. Vzhledem k tomu, že většina běžných skleněných materiálů absorbuje velké množství světla o vlnových délkách pod 340nm, nemůže ultrafialové světlo po výrazném zeslabení vytvářet jasné a jasné obrazy. Proto se musí používat drahé materiály, jako je křemen (který může propouštět ultrafialové světlo až 200 nm) a kazivec (který může propouštět ultrafialové světlo až 185 nm), a ultrafialové mikroskopy nelze pozorovat pouhým okem, a dokonce i omezený pozorovanými vzorky, spojený s drahými náklady. Proto tato metoda zlepšení rozlišení mikroskopu není široce používána kvůli svým vlastním omezením.
2. Zvyšte numerickou aperturu NA objektivu
Číselná apertura NA=n * sin (u)
Ve vzorci je n index lomu média mezi čočkou objektivu a vzorkem; U je úhel poloviční clony objektivu. Proto se přijetí většího úhlu apertury nebo zvýšení indexu lomu v optickém designu stalo běžnou metodou pro zlepšení rozlišení optických mikroskopů. Obecně objektivy s malým zvětšením pod 10X používají vzduch jako médium a mají index lomu 1, což je objektiv suchého typu; Médium pro ponoření do vody je destilovaná voda s indexem lomu 1,33; Médium pro čočky ponořené do oleje je dehet nebo jiný průhledný olej s indexem lomu obecně kolem 1,52, což je blízko indexu lomu čoček a skleněných sklíček, jako je olejová čočka Olympus 100X. Vodní imerzní objektiv a olejová imerzní objektiv mají nejen vysoké zvětšení, ale také zlepšují rozlišení objektivu díky použití média s vysokým indexem lomu.
