Как можно повысить разрешающую способность микроскопа?
Микроскоп является одним из основных компонентов 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 видения (международно признанное 25 см) составляет около 1/10 мм. При наблюдении двух прямых линий разрешение глаз можно улучшить, поскольку прямые линии могут стимулировать ряд нервных клеток.
Разрешение человеческого глаза составляет всего 1/10 мм, поэтому человеческий глаз не может различать объекты размером менее 1/10 мм или расстояние между двумя крошечными объектами размером менее 1/10 мм. Так появился от простой макроскопической лупы до оптического микроскопа для микроскопических наблюдений, а затем и электронного микроскопа. Разрешение микроскопа определяется как наименьшее расстояние между двумя небольшими пятнами, которое можно четко различить на образце. Его формула расчета: D=0.61λ/NA.
В формуле: D – разрешение (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 падающего источника света и числовой апертуры согласованного объектива. Видно, что метод усовершенствования оптического микроскопа:
1. Уменьшите длину волны источника света.
Более короткая длина волны видимого света составляет 390нм. Если в качестве источника освещения использовать ультрафиолет этой длины волны, разрешение оптического микроскопа можно уменьшить до 0,2 мкм. Однако, поскольку стекло из большинства распространенных материалов поглощает большое количество света с длиной волны ниже 340 нм, ультрафиолетовый свет не может сформировать четкое и яркое изображение после значительного ослабления. Поэтому необходимо использовать дорогие материалы, такие как кварц (который может проходить через ультрафиолетовый свет до 200 нм) и флюорит (который может проходить через ультрафиолетовый свет до 185 нм), а ультрафиолетовый световой микроскоп невозможно наблюдать невооруженным глазом. , и даже ограниченной выборкой наблюдения. Помимо высокой стоимости, этот метод повышения разрешающей способности микроскопа не получил широкого распространения из-за собственных ограничений.
2. Увеличьте числовую апертуру объектива NA.
Числовая апертура NA=n*sin(u)
В формуле n — показатель преломления среды между линзой объектива и образцом; u — полуапертурный угол объектива. Поэтому подходящее увеличение угла апертуры с точки зрения оптической конструкции или увеличение показателя преломления стало распространенным методом улучшения разрешения оптического микроскопа. Как правило, средой объективов с малым увеличением, например, менее 10X, является воздух, а показатель преломления равен 1, то есть сухая линза объектива; водная иммерсионная среда — дистиллированная вода, показатель преломления — 1,33; среда объектива с масляной иммерсией представляет собой кедровое масло или другие прозрачные масла, а его показатель преломления обычно составляет около 1,52, что близко к показателю преломления линзы и предметного стекла, таких как масляная линза Olympus 100X. Объектив с водной иммерсией и объектив с масляной иммерсией не только имеют высокое увеличение, но и улучшают разрешение объектива благодаря использованию сред с высоким показателем преломления.
