Hvordan kan opløsningen af et mikroskop forbedres?
Mikroskopet er et af hovedudstyret til at teste udstyr, og en vigtig indikator for at bedømme et mikroskops ydeevne er opløsning. Opløsning refererer til evnen til klart at skelne den mindre afstand mellem to små punkter eller to linjer. Det menneskelige øje i sig selv er et mikroskop. Under standard lysforhold er opløsningen af det menneskelige øje ved den fotopiske afstand (internationalt anerkendt som 25 cm) omtrent lig med 1/10 mm. For at observere to lige linjer, da lige linjer kan stimulere en række nerveceller, kan opløsningen af øjnene forbedres.
Opløsningen af det menneskelige øje er kun 1/10 mm, så det menneskelige øje kan ikke skelne genstande mindre end 1/10 mm eller afstanden mellem to små genstande tættere på end 1/10 mm. Så der var simple makroskopiske forstørrelsesglas, optiske mikroskoper til mikroskopisk observation og så elektronmikroskoper. Opløsningen af et mikroskop er defineret som den mindre afstand mellem to små punkter på en prøve, der tydeligt kan skelnes. Beregningsformlen er: D=0.61λ/NA
I formlen: D er opløsningen (um); λ er bølgelængden af lyskilden (um); NA er den numeriske blænde for objektivlinsen (også kaldet objektivets blændeforhold).
Det kan opnås ud fra formlen, at opløsningen af mikroskopet bestemmes af bølgelængden af den indfaldende lyskilde og den numeriske blænde på den matchende objektivlinse. Det kan ses af dette, at metoder til at forbedre optisk mikroskopi:
1. Reducer lyskildens bølgelængde.
Den kortere bølgelængde af synligt lys er 390nm. Hvis ultraviolet lys af denne bølgelængde bruges som belysningskilde, kan opløsningen af det optiske mikroskop reduceres til 0,2um. Men da de fleste almindelige glasmaterialer absorberer en stor mængde lys med bølgelængder under 340nm, kan ultraviolet lys ikke danne et klart og lyst billede efter en stor mængde dæmpning. Derfor skal der bruges dyre materialer som kvarts (som kan transmittere ultraviolet lys så lavt som 200nm) og fluorit (som kan transmittere ultraviolet lys helt ned til 185nm), og ultraviolet lysmikroskoper kan ikke observeres med det blotte øje, selv under observation af prøver. Sammen med de høje omkostninger er denne metode til forbedring af mikroskopopløsning ikke udbredt på grund af sine egne begrænsninger.
2. Forøg den numeriske blænde NA for objektivlinsen.
Numerisk blænde NA=n*sin(u)
I formlen er n brydningsindekset for mediet mellem objektivlinsen og prøven; u er objektivets halve blændevinkel. Derfor er passende at vedtage en større blændevinkel i optisk design eller øge brydningsindekset blevet en almindelig metode til at forbedre opløsningen af optiske mikroskoper. Generelt er mediet for objektivlinser med lav forstørrelse, såsom dem under 10X, luft med et brydningsindeks på 1, det vil sige en objektivlinse i et tørt system; vandnedsænkningsmediet er destilleret vand med et brydningsindeks på 1,33; mediet for en olienedsænkningsobjektivlinse er cederolie eller anden gennemsigtig olie med et gennemsnitligt brydningsindeks. På omkring 1,52 er det tæt på brydningsindekset for linser og glasglas, såsom Olympus' 100X olielinse. Vandnedsænkningsobjektiver og olienedsænkningsobjektiver har ikke kun høj forstørrelse, men bruger også medier med højt brydningsindeks til at forbedre objektivlinsens opløsning.
