Hvordan forbedrer man mikroskopopløsningen?
Mikroskoper er et af hovedudstyret til test, 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 visuel afstand (internationalt anerkendt som 25 cm) cirka 1/10 mm. For at observere to lige linjer, da de kan stimulere en række nerveceller, kan opløsningen af øjnene også forbedres.
Opløsningen af det menneskelige øje er kun 1/10 mm, så afstanden mellem objekter mindre end 1/10 mm eller to små objekter tættere på end 1/10 mm kan ikke skelnes af det menneskelige øje. Så der er sket et skift fra simple makroskopiske forstørrelsesglas til optiske mikroskoper til mikroskopisk observation, efterfulgt af elektronmikroskoper. Opløsningen af et mikroskop er defineret som den mindre afstand mellem to små punkter, der tydeligt kan skelnes på en prøve. Beregningsformlen er: D=0.61 λ/NA
I formlen: D er opløsningen (um); λ er bølgelængden af lyskilden (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 blænde på den matchede objektivlinse. Ud fra dette kan det ses, at metoden til at forbedre optisk mikroskopi er:
1. Reducer lyskildens bølgelængde.
Det synlige 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 ultraviolet lys så lavt som 200nm) og flusspat (som kan transmittere ultraviolet lys helt ned til 185nm), og ultraviolette mikroskoper kan 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 anvendelse af en større blændevinkel eller forøgelse af brydningsindekset i optisk design blevet en almindelig metode til at forbedre opløsningen af optiske mikroskoper. Generelt bruger objektivlinser 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; Mediet til olienedsænkede linser 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. Vandnedsænkningsobjektiv og olienedsænkningsobjektiv har ikke kun høj forstørrelse, men forbedrer også objektivets opløsning på grund af brugen af medier med højt brydningsindeks.
