Как улучшить разрешение микроскопа?
Микроскоп является одним из основных элементов инспекционного оборудования, и важным показателем, позволяющим судить о работе микроскопа, является разрешение. Разрешение относится к способности четко различать две маленькие точки или небольшие расстояния между двумя линиями. Человеческий глаз сам по себе является микроскопом. При стандартных условиях освещения разрешение человеческого глаза на фотопическом расстоянии (международно признанное значение 25 см) примерно равно 1/10 мм. При просмотре двух прямых линий разрешающая способность глаза также может быть улучшена, поскольку прямая линия стимулирует ряд нервных клеток.
Разрешение человеческого глаза составляет всего 1/10 мм, поэтому человеческий глаз не может различить расстояние между объектом меньше 1/10 мм или двумя крошечными объектами ближе 1/10 мм. Так появились от простой макроскопической лупы к оптическому микроскопу для микроскопических наблюдений, а затем к электронному микроскопу. Определение разрешения микроскопа — это небольшое 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 — это числовая апертура (также называемая апертурой объектива) объектива.
Из формулы можно получить, что разрешающая способность микроскопа определяется длиной волны источника падающего света и числовой апертурой согласованного объектива. Видно, что способ усовершенствования оптического микроскопа:
1. Уменьшите 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 большинство распространенных стеклянных материалов поглощают большое количество света с длиной волны ниже 340 нм, ультрафиолетовый свет не может формировать четкое и яркое изображение после значительного ослабления. Поэтому приходится использовать дорогие материалы, такие как кварц (который может пропускать ультрафиолетовый свет с длиной волны до 200 нм) и флюорит (который может пропускать ультрафиолетовый свет с длиной волны до 185 нм), а ультрафиолетовые микроскопы нельзя наблюдать невооруженным глазом. даже наблюдаемые образцы. Ограничение в сочетании с высокой стоимостью, поэтому этот способ улучшения разрешения микроскопа не получил широкого распространения из-за его 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 оптической конструкции, правильное использование большего угла апертуры или увеличение показателя преломления стало распространенным методом улучшения разрешения оптического микроскопа. Как правило, объектив с малым увеличением, например, менее 10X, использует воздух в качестве среды с показателем преломления 1, то есть сухой объектив; водная иммерсионная среда – дистиллированная вода, показатель преломления – 1,33; объектив с масляной иммерсией изготовлен из кедрового масла или другого прозрачного масла, а его показатель преломления обычно составляет около 1,52, что близко к показателю преломления линз и предметных стекол, таких как масляная линза Olympus 100X. Водно-иммерсионные и масляно-иммерсионные объективы не только имеют высокое увеличение, но и улучшают разрешающую способность объектива за счет использования сред с высоким показателем преломления.
