Hoe kan de resolutie van een microscoop worden verbeterd?
De microscoop is een van de belangrijkste apparaten voor het testen van apparatuur, en een belangrijke indicator voor het beoordelen van de prestaties van een microscoop is de resolutie. Resolutie verwijst naar het vermogen om de kleinere afstand tussen twee kleine punten of twee lijnen duidelijk te onderscheiden. Het menselijk oog zelf is een microscoop. Onder standaard lichtomstandigheden is de resolutie van het menselijk oog op de fotopische afstand (internationaal erkend als 25 cm) ongeveer gelijk aan 1/10 mm. Voor het observeren van twee rechte lijnen kan de resolutie van de ogen worden verbeterd, aangezien rechte lijnen een reeks zenuwcellen kunnen stimuleren.
De resolutie van het menselijk oog is slechts 1/10 mm, dus het menselijk oog kan geen objecten onderscheiden die kleiner zijn dan 1/10 mm of de afstand tussen twee kleine objecten kleiner dan 1/10 mm. Er waren dus eenvoudige macroscopische vergrootglazen, optische microscopen voor microscopische observatie en vervolgens elektronenmicroscopen. De resolutie van een microscoop wordt gedefinieerd als de kleinere afstand tussen twee kleine punten op een preparaat die duidelijk kunnen worden onderscheiden. De berekeningsformule is: D=0.61λ/NA
In de formule: D is de resolutie (um); λ is de golflengte van de lichtbron (um); NA is de numerieke opening van de objectieflens (ook wel de lensopeningsverhouding genoemd).
Uit de formule kan worden afgeleid dat de resolutie van de microscoop wordt bepaald door de golflengte van de invallende lichtbron en de numerieke apertuur van de bijpassende objectieflens. Hieruit blijkt dat methoden om optische microscopie te verbeteren:
1. Verklein de golflengte van de lichtbron.
De kortere golflengte van zichtbaar licht is 390nm. Als ultraviolet licht van deze golflengte als verlichtingsbron wordt gebruikt, kan de resolutie van de optische microscoop worden teruggebracht tot 0,2 µm. Omdat de meeste gewone glasmaterialen echter een grote hoeveelheid licht absorberen met golflengten onder de 340 nm, kan ultraviolet licht na een grote mate van verzwakking geen helder en helder beeld vormen. Daarom moeten dure materialen worden gebruikt, zoals kwarts (dat ultraviolet licht tot 200 nm kan doorlaten) en fluoriet (dat ultraviolet licht tot 185 nm kan doorlaten) en kunnen ultraviolette lichtmicroscopen niet met het blote oog worden waargenomen, zelfs niet onder water. het observeren van monsters. In combinatie met de hoge kosten 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 op passende wijze aannemen van een grotere openingshoek bij optisch ontwerp of het verhogen van de brekingsindex een gebruikelijke methode geworden om de resolutie van optische microscopen te verbeteren. Over het algemeen is het medium van objectieflenzen met een lage vergroting, zoals die onder 10X, lucht, met een brekingsindex van 1, dat wil zeggen een objectieflens met een droog systeem; het wateronderdompelingsmedium is gedestilleerd water, met een brekingsindex van 1,33; het medium van een objectieflens met olie-immersie is cederolie of een andere transparante olie, met een gemiddelde brekingsindex. Met een waarde van ongeveer 1,52 ligt dit dicht bij de brekingsindex van lenzen en glasplaatjes, zoals de 100X olielens van Olympus. Objectieven voor waterimmersie en olie-immersieobjectieven hebben niet alleen een hoge vergroting, maar gebruiken ook media met een hoge brekingsindex om de resolutie van de objectieflens te verbeteren.
