Cum poate fi mărită rezoluția microscopului?
Unul dintre instrumentele principale de testare este microscopul, iar rezoluția este o măsură crucială pentru evaluarea performanței instrumentului. Rezoluția este capacitatea de a discerne între două linii sau puncte mici distinct la distanță apropiată. Ochiul însuși funcționează ca un microscop. Rezoluția ochiului uman la distanța de vedere, care este universal acceptată a fi de 25 cm, este de aproximativ 1/10 mm în condiții normale de iluminare. Deoarece liniile drepte pot excita un număr de celule nervoase, rezoluția ochilor poate fi crescută în timp ce urmăriți două linii drepte.
Deoarece rezoluția ochiului uman este de numai 1/10 mm, acesta nu poate discerne între două obiecte extrem de mici, care sunt la o distanță mai mică de 1/10 mm. Deci, dezvoltarea microscopului optic pentru inspecția microscopică a fost pe primul loc, urmată de dezvoltarea microscopului electronic. Cea mai scurtă distanță dintre două pete minuscule care pot fi distinse clar pe un specimen este denumită rezoluția microscopului. D=0.61/NA este formula sa de calcul.
În ecuație, D reprezintă rezoluția în um, pentru lungimea de undă a sursei de lumină în um și NA pentru deschiderea numerică a obiectivului în um (numit și raportul de deschidere).
Formula indică faptul că deschiderea numerică a obiectivului potrivit și lungimea de undă a sursei de lumină incidentă determină rezoluția microscopului. După cum se vede, microscopul optic poate fi îmbunătățit prin:
1. Reduceți lungimea de undă a sursei de lumină.
Lumina vizibilă are o lungime de undă mai scurtă de 390nm. Această lungime de undă a luminii ultraviolete poate degrada rezoluția microscopului optic la 0,2um atunci când este utilizată ca sursă de iluminare. Cu toate acestea, majoritatea sticlei materialelor comune absoarbe multă lumină cu o lungime de undă sub 340 nm, ceea ce face imposibil ca lumina UV să producă o imagine clară și strălucitoare chiar și după o atenuare semnificativă. Deoarece microscopul cu lumină UV nu poate fi văzut cu cu ochiul liber și chiar și proba observată, trebuie utilizate materiale scumpe precum cuarțul și fluoritul, care pot trece prin lumina ultravioletă până la 185 nm și, respectiv, 200 nm. Această tehnică de creștere a rezoluției microscopului nu este folosită frecvent din cauza propriilor limite, care sunt agravate de costul ridicat și restricțiile microscopului.
2. Măriți deschiderea numerică NA a obiectivului.
Deschidere numerică NA=n*sin(u)
În ecuație, n reprezintă indicele de refracție al mediului care se află între lentila obiectiv și specimen, iar u pentru unghiul de jumătate de deschidere al lentilei obiectiv. Din acest motiv, din punct de vedere al designului optic, adoptarea corectă a unui unghi de deschidere mai mare sau creșterea indicelui de refracție a apărut ca o tehnică populară pentru a îmbunătăți rezoluția unui microscop optic. Mediul pentru lentile obiective cu mărire redusă, cum ar fi cele cu măriri. sub 10X, este de obicei aer, care are un indice de refracție de 1, făcându-l un mediu uscat. Mediul pentru imersarea în apă este apa distilată, care are un indice de refracție de 1,33. Mediul pentru obiective cu imersiune în ulei, cum ar fi lentila cu ulei 100X de la Olympus, are un indice de refracție care este în general în jur de 1,52. Datorită utilizării unui mediu cu indice de refracție ridicat, lentila obiectivului cu imersiune în apă și obiectivul cu imersiune în ulei nu numai că au o mărire mare, ci și îmbunătățesc rezoluția lentilei obiectiv.
