Как увеличить разрешающую способность микроскопа?
Одним из основных инструментов тестирования является микроскоп, а разрешение является важнейшим показателем для оценки производительности инструмента. Разрешение — это способность четко различать две линии или маленькие точки с близкого расстояния. Сам глаз функционирует как микроскоп. Разрешение человеческого глаза на расстоянии зрения, которое принято считать равным 25 см, составляет около 1/10 мм при нормальных условиях освещения. Поскольку прямые линии могут возбуждать ряд нервных клеток, разрешающая способность глаз может быть увеличена при наблюдении за двумя прямыми линиями.
Поскольку разрешение человеческого глаза составляет всего 1/10 мм, он не может различить два очень маленьких объекта, расстояние между которыми меньше 1/10 мм. Таким образом, сначала был разработан оптический микроскоп для микроскопического исследования, а затем электронный микроскоп. Кратчайшее расстояние между двумя крошечными пятнами, которые можно четко различить на образце, называется разрешающей способностью микроскопа. D=0.61/NA – его расчетная формула.
В уравнении D означает разрешение в мкм, длину волны источника света в мкм, а NA — числовую апертуру объектива в мкм (также называемую светосилой).
Формула показывает, что числовая апертура соответствующего объектива и длина волны источника падающего света определяют разрешение микроскопа. Как видно, оптический микроскоп можно усовершенствовать за счет:
1. Уменьшить длину волны источника света.
Видимый свет имеет более короткую длину волны 390нм. Эта длина волны ультрафиолетового света может ухудшить разрешение оптического микроскопа до 0,2 мкм при использовании в качестве источника освещения. Однако стекло большинства обычных материалов поглощает много света с длиной волны менее 340 нм, что делает невозможным получение УФ-светом четкого и яркого изображения даже после значительного затухания. невооруженным глазом и даже наблюдаемым образцом необходимо использовать дорогие материалы, такие как кварц и флюорит, которые могут проходить через ультрафиолетовый свет с длиной волны 185 нм и 200 нм соответственно. Этот метод увеличения разрешения микроскопа используется нечасто из-за его собственных ограничений, которые усугубляются высокой стоимостью и ограничениями микроскопа.
2. Увеличить числовую апертуру объектива.
Числовая апертура NA=n*sin(u)
В уравнении n обозначает показатель преломления среды, который находится между линзой объектива и образцом, а u обозначает угол половины апертуры линзы объектива. Из-за этого, с точки зрения оптической конструкции, правильное использование большего угла апертуры или увеличение показателя преломления стало популярным методом повышения разрешения оптического микроскопа. Среда для объективов с малым увеличением, таких как линзы с увеличением ниже 10X, как правило, воздух, который имеет показатель преломления 1, что делает его сухой средой. Средой для водной иммерсии является дистиллированная вода с показателем преломления 1,33. Среда для объективов с масляной иммерсией, такая как масляная линза 100X от Olympus, имеет показатель преломления, который обычно составляет около 1,52. Благодаря использованию среды с высоким показателем преломления линзы объективов с водной иммерсией и линзы с масляной иммерсией не только имеют высокое увеличение, но и улучшают разрешение объектива.
