Как увеличить разрешающую способность микроскопа?
Микроскоп является одним из основных элементов испытательного оборудования, и важным показателем, позволяющим судить о работе микроскопа, является разрешение. Разрешение относится к способности четко различать небольшое расстояние между двумя маленькими точками или двумя линиями. Человеческий глаз сам по себе является микроскопом. При стандартных условиях освещения разрешение человеческого глаза на расстоянии видимости (международно признанное 25 см) составляет около 1/10 мм. При наблюдении двух прямых линий разрешающая способность глаз может быть улучшена, поскольку прямые линии могут стимулировать ряд нервных клеток.
Разрешение человеческого глаза составляет всего 1/10 мм, поэтому человеческий глаз не может различить объекты размером менее 1/10 мм или расстояние между двумя крошечными объектами ближе 1/10 мм. Так появилось от простой макроскопической лупы к оптическому микроскопу для микроскопических наблюдений, а затем и к электронному микроскопу. Разрешение микроскопа определяется как наименьшее расстояние между двумя маленькими точками, которые можно четко разглядеть на образце. Его расчетная формула: D=0,61λ/NA.
В формуле: D – разрешающая способность (мкм); λ — длина волны источника света (мкм); NA — числовая апертура объектива (также называемая светосилой).
Из формулы можно получить, что разрешающая способность микроскопа зависит от длины волны источника падающего света и числовой апертуры согласованного объектива. Видно, что способ усовершенствования оптического микроскопа:
1. Уменьшить длину волны источника света.
Более короткая длина волны видимого света составляет 390нм. Если в качестве источника освещения использовать ультрафиолетовый свет с этой длиной волны, разрешающая способность оптического микроскопа может быть снижена до 0,2 мкм. Однако, поскольку стекло из наиболее распространенных материалов поглощает большое количество света с длиной волны ниже 340 нм, ультрафиолетовый свет не может формировать четкое и яркое изображение после большого ослабления. Поэтому приходится использовать дорогие материалы, такие как кварц (который может проходить через ультрафиолетовый свет с длиной волны до 200 нм) и флюорит (который может проходить через ультрафиолетовый свет с длиной волны до 185 нм), а ультрафиолетовый микроскоп нельзя наблюдать невооруженным глазом. , и даже наблюдаемый образец. Из-за ограничений микроскопа вкупе с высокой стоимостью этот метод улучшения разрешения микроскопа не получил широкого распространения из-за собственных ограничений.
2. Увеличить числовую апертуру объектива.
Числовая апертура NA=n*sin(u)
В формуле n — показатель преломления среды между линзой объектива и образцом; u — угол половинной апертуры объектива. Таким образом, с точки зрения оптического дизайна, соответствующее увеличение угла апертуры или увеличение показателя преломления стало распространенным методом улучшения разрешения оптического микроскопа. Как правило, среда объектива с малым увеличением, например, менее 10X, представляет собой воздух, а его показатель преломления равен 1, то есть сухая линза объектива; среда водной иммерсии – дистиллированная вода, показатель преломления – 1,33; Средой объектива с масляной иммерсией является кедровое масло или другое прозрачное масло, его показатель преломления обычно составляет около 1,52, что близко к показателю преломления объектива и предметного стекла, такого как масляная линза 100X Olympus. Иммерсионный объектив с водой и объектив с масляной иммерсией не только имеют высокое увеличение, но и улучшают разрешение объектива благодаря использованию среды с высоким коэффициентом преломления.
