Hoe kan ik de resolutie van een microscoop verbeteren?
Microscopen zijn een van de belangrijkste apparatuur voor het testen van apparatuur, en de belangrijke indicator voor het evalueren van de prestaties van microscopen is de resolutie. Resolutie verwijst naar het vermogen om duidelijk onderscheid te maken tussen twee kleine punten of de kleinere afstand tussen twee lijnen. Het menselijk oog zelf is een microscoop, en onder standaard lichtomstandigheden is de resolutie van het menselijk oog op een heldere afstand (internationaal erkend als 25 cm) ongeveer 1/10 mm. Voor het waarnemen van twee rechte lijnen kan de resolutie van het oog worden verbeterd door een reeks zenuwcellen te stimuleren.
De resolutie van het menselijk oog is slechts 1/10 mm, dus de afstand tussen objecten kleiner dan 1/10 mm of twee kleine objecten dichterbij dan 1/10 mm kan door het menselijk oog niet worden onderscheiden. Er heeft dus een verschuiving plaatsgevonden van eenvoudige macroscopische loepen naar optische microscopische observatiemicroscopen, gevolgd door elektronenmicroscopen. De resolutiedefinitie van een microscoop verwijst naar de kleinere afstand tussen twee kleine punten die duidelijk te onderscheiden zijn op een preparaat.
De berekeningsformule is: D=0.61 λ／ NA
In de formule vertegenwoordigt D de resolutie (um); λ is de golflengte van de lichtbron (um); NA is de numerieke apertuur (ook wel diafragmaverhouding genoemd) van de objectieflens.
Volgens de formule hangt de resolutie van een microscoop af van de golflengte van de invallende lichtbron en de numerieke apertuur van het bijpassende objectief. Hieruit blijkt dat de methoden voor het verbeteren van optische microscopen zijn:
1. Verklein de golflengte van de lichtbron.
Zichtbaar licht heeft een kortere golflengte van 390nm. Als ultraviolet licht van deze golflengte als verlichtingslichtbron wordt gebruikt, kan de resolutie van de optische microscoop worden teruggebracht tot 0,2 µm. Vanwege het feit dat de meeste gewone glasmaterialen echter een grote hoeveelheid licht absorberen met golflengten onder 340 nm, kan ultraviolet licht na aanzienlijke verzwakking geen heldere en heldere beelden vormen. Daarom moeten dure materialen zoals kwarts (dat tot 200 nm ultraviolet licht kan doorlaten) en fluoriet (dat tot 185 nm ultraviolet licht kan doorlaten) worden gebruikt. Bovendien kunnen ultraviolette microscopen niet met het blote oog worden waargenomen en worden ze zelfs beperkt door de waargenomen monsters, wat gepaard gaat met hoge kosten. Daarom wordt deze methode voor het verbeteren van de microscoopresolutie niet veel gebruikt vanwege zijn eigen beperkingen.
2. Vergroot de numerieke apertuur NA van de objectieflens
Numerieke opening NA=n * sin (u)
In de formule is n de brekingsindex van het medium tussen de objectieflens en het monster; U is de halve openingshoek van de objectieflens. Daarom is het gebruik van een grotere openingshoek of het verhogen van de brekingsindex bij optisch ontwerp een gebruikelijke methode geworden om de resolutie van optische microscopen te verbeteren. Over het algemeen gebruiken lenzen met een lage vergroting van minder dan 10x lucht als medium en hebben ze een brekingsindex van 1, wat een droog type objectief is; Het wateronderdompelingsmedium is gedestilleerd water, met een brekingsindex van 1,33; Het in olie ondergedompelde objectiefmedium is teer of andere transparante olie, met een brekingsindex die doorgaans rond de 1,52 ligt, wat dicht bij de brekingsindex van lenzen en glasplaatjes ligt, zoals de 100X olielens van Olympus. Lenzen voor waterimmersie en lenzen voor olie-immersie hebben niet alleen een hoge vergroting, maar verbeteren ook de resolutie van het objectief dankzij het gebruik van media met een hoge brekingsindex.
