Hoe kan de resolutie van de microscoop worden verhoogd?
Een van de belangrijkste testtools is de microscoop, en resolutie is een cruciale maatstaf voor het beoordelen van de prestaties van de tool. Resolutie is het vermogen om duidelijk onderscheid te maken tussen twee lijnen of kleine punten op korte afstand. Het oog zelf functioneert als een microscoop. De resolutie van het menselijk oog bij de gezichtsafstand, die algemeen wordt aanvaard als 25 cm, is ongeveer 1/10 mm onder normale lichtomstandigheden. Omdat rechte lijnen een aantal zenuwcellen kunnen prikkelen, kan de resolutie van de ogen worden verhoogd bij het kijken naar twee rechte lijnen.
Aangezien de resolutie van het menselijk oog slechts 1/10 mm is, kan het geen onderscheid maken tussen twee extreem kleine objecten die zich dichter dan 1/10 mm van elkaar bevinden. Dus de ontwikkeling van de optische microscoop voor microscopische inspectie kwam eerst, gevolgd door de ontwikkeling van de elektronenmicroscoop. De kortste afstand tussen twee kleine vlekjes die duidelijk te onderscheiden zijn op een preparaat wordt de microscoopresolutie genoemd. D=0.61/NA is de berekeningsformule.
In de vergelijking staat D voor resolutie in um, voor de golflengte van de lichtbron in um, en NA voor de numerieke apertuur van de objectieflens in um (ook wel de apertuurverhouding genoemd).
De formule geeft aan dat de numerieke apertuur van de bijpassende objectieflens en de golflengte van de invallende lichtbron de resolutie van de microscoop bepalen. Zoals te zien is, kan de optische microscoop worden verbeterd door:
1. Verminder de golflengte van de lichtbron.
Zichtbaar licht heeft een kortere golflengte van 390nm. Deze golflengte van ultraviolet licht kan de resolutie van de optische microscoop verminderen tot 0,2 um wanneer deze wordt gebruikt als verlichtingsbron. Het glas van de meeste gangbare materialen absorbeert echter veel licht met een golflengte van minder dan 340 nm, waardoor het voor UV-licht onmogelijk wordt om een helder en schitterend beeld te produceren, zelfs na aanzienlijke verzwakking. Aangezien de UV-lichtmicroscoop niet kan worden gezien met de met het blote oog en zelfs het waargenomen monster, moeten dure materialen zoals kwarts en fluoriet, die door ultraviolet licht van respectievelijk 185 nm en 200 nm kunnen gaan, worden gebruikt. Deze techniek om de resolutie van de microscoop te vergroten, wordt niet vaak gebruikt vanwege zijn eigen beperkingen, die worden verergerd door de hoge kosten en beperkingen van de microscoop.
2. Vergroot de numerieke apertuur NA van de objectieflens.
Numerieke apertuur NA=n*sin(u)
In de vergelijking staat n voor de brekingsindex van het medium die tussen de objectieflens en het preparaat ligt, en u voor de halve diafragmahoek van de objectieflens. Vanwege dit, vanuit het oogpunt van optisch ontwerp, is het correct aannemen van een grotere openingshoek of het vergroten van de brekingsindex een populaire techniek geworden om de resolutie van een optische microscoop te verbeteren. Het medium voor objectieflenzen met een lage vergroting, zoals die met vergrotingen onder 10X, is meestal lucht, die een brekingsindex van 1 heeft, waardoor het een droog medium is. Het medium voor onderdompeling in water is gedestilleerd water, dat een brekingsindex van 1,33 heeft. Het medium voor olie-immersie objectieflenzen, zoals de 100X olielens van Olympus, heeft een brekingsindex die over het algemeen rond de 1,52 ligt. Door het gebruik van een medium met een hoge brekingsindex hebben de objectieflens voor onderdompeling in water en de objectieflens voor olie-immersie niet alleen een hoge vergroting, maar verbeteren ze ook de resolutie van de objectieflens.
