Hvordan forbedres opløsningen af et mikroskop?
Mikroskoper er et af hovedudstyret til at teste udstyr, og den vigtige indikator for evaluering af mikroskopers ydeevne er opløsning. Opløsning refererer til evnen til klart at skelne mellem to små punkter eller den mindre afstand mellem to linjer. Selve det menneskelige øje er et mikroskop, og under standard lysforhold er opløsningen af det menneskelige øje på en lys afstand (internationalt anerkendt som 25 cm) cirka 1/10 mm. For at observere to lige linjer kan øjets opløsning forbedres ved at stimulere en række nerveceller.
Opløsningen af det menneskelige øje er kun 1/10 mm, så afstanden mellem genstande mindre end 1/10 mm eller to små genstande tættere på end 1/10 mm kan ikke skelnes af det menneskelige øje. Så der er sket et skift fra simple makroskopiske forstørrelsesglas til mikroskopiske observationsoptiske mikroskoper efterfulgt af elektronmikroskoper. Opløsningsdefinitionen af et mikroskop refererer til den mindre afstand mellem to små punkter, der tydeligt kan skelnes på en prøve.
Beregningsformlen er: D=0.61 λ／ NA
I formlen repræsenterer D opløsningen (um); λ Er lyskildens bølgelængde (um); NA er den numeriske blænde (også kendt som blændeforhold) for objektivlinsen.
Ifølge formlen afhænger opløsningen af et mikroskop af bølgelængden af den indfaldende lyskilde og den numeriske blændeåbning af det matchede objektiv. Ud fra dette kan det ses, at metoderne til forbedring af optiske mikroskoper er:
1. Reducer lyskildens bølgelængde.
Synligt lys har en kortere bølgelængde på 390nm. Hvis ultraviolet lys af denne bølgelængde bruges som en belysningslyskilde, kan opløsningen af det optiske mikroskop reduceres til 0,2um. Men på grund af det faktum, at de fleste almindelige glasmaterialer absorberer en stor mængde lys med bølgelængder under 340nm, kan ultraviolet lys ikke danne klare og lyse billeder efter betydelig dæmpning. Derfor skal der bruges dyre materialer som kvarts (som kan transmittere op til 200nm ultraviolet lys) og fluorit (som kan transmittere op til 185nm ultraviolet lys). Desuden kan ultraviolette mikroskoper ikke observeres med det blotte øje og er endda begrænset af de observerede prøver, kombineret med dyre omkostninger. Derfor er denne metode til forbedring af mikroskopopløsning ikke udbredt på grund af dens 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 brug af en større blændevinkel eller forøgelse af brydningsindekset i optisk design blevet en almindelig metode til at forbedre opløsningen af optiske mikroskoper. Generelt bruger linser med lav forstørrelse under 10X luft som medium og har et brydningsindeks på 1, hvilket er et objektiv af tør type; Vandnedsænkningsmediet er destilleret vand med et brydningsindeks på 1,33; Det olienedsænkede objektivmedium er tjære eller anden gennemsigtig olie, med et brydningsindeks generelt omkring 1,52, hvilket er tæt på brydningsindekset for linser og glasobjektglas, såsom Olympus' 100X olielinse. Vandnedsænkningslinser og oliesænkningslinser har ikke kun høj forstørrelse, men forbedrer også objektivets opløsning på grund af brugen af medier med højt brydningsindeks.
