Какие приемы можно использовать для увеличения разрешения 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 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 составляет в среднем около 1,52, что близко к показателю преломления объектива и предметного стекла, например, масляного объектива Olympus с увеличением 100X. 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.
