Hogyan növelhető a mikroszkóp felbontása?
Az egyik elsődleges vizsgálóeszköz a mikroszkóp, és a felbontás az eszköz teljesítményének értékeléséhez elengedhetetlen mérőszám. A felbontás két vonal vagy kis pont megkülönböztetésének képessége közelről. A szem maga mikroszkópként működik. Az emberi szem felbontása a látótávolságban, amely általánosan elfogadott, hogy 25 cm, normál fényviszonyok mellett 1/10 mm körüli. Mivel az egyenes vonalak számos idegsejtet gerjeszthetnek, a szem felbontása növelhető két egyenes vonal megfigyelése közben.
Mivel az emberi szem felbontása csak 1/10 mm, nem tud különbséget tenni két rendkívül kicsi tárgy között, amelyek egymástól 1/10 mm-nél közelebb vannak. Tehát először a mikroszkópos vizsgálathoz használható optikai mikroszkóp fejlesztése következett, majd az elektronmikroszkóp kifejlesztése. A mintán egyértelműen megkülönböztethető két apró folt közötti legrövidebb távolságot mikroszkóp felbontásnak nevezzük. A D=0.61/NA a számítási képlete.
Az egyenletben a D a felbontást jelenti um-ban, a fényforrás hullámhosszát um-ban, az NA pedig az objektívlencse numerikus apertúráját um-ban (rekeszaránynak is nevezik).
A képlet azt jelzi, hogy az illeszkedő objektívlencse numerikus apertúrája és a beeső fényforrás hullámhossza határozza meg a mikroszkóp felbontását. Mint látható, az optikai mikroszkóp a következőkkel javítható:
1. Csökkentse a fényforrás hullámhosszát.
A látható fény hullámhossza rövidebb, 390nm. Ez az ultraibolya fény hullámhossza 0,2 um-ra ronthatja az optikai mikroszkóp felbontását, ha fényforrásként használják. A legtöbb elterjedt anyag üvege azonban sok 340 nm alatti hullámhosszú fényt nyel el, így az UV fény még jelentős csillapítás után sem képes tiszta és ragyogó képet adni. Mivel az UV fénymikroszkóp nem látható a szabad szemmel és még a megfigyelt mintán is drága anyagokat kell használni, mint a kvarc és a fluorit, amelyek akár 185 nm, illetve 200 nm ultraibolya fényen is áthaladnak. Ezt a technikát a mikroszkóp felbontásának növelésére nem gyakran alkalmazzák saját korlátai miatt, amelyeket a mikroszkóp magas költsége és korlátai is tetéznek.
2. Növelje az objektív NA numerikus rekeszértékét.
Numerikus rekeszérték NA=n*sin(u)
Az egyenletben n a közeg törésmutatója, amely az objektívlencse és a minta között helyezkedik el, u pedig az objektívlencse félnyílásszögét. Emiatt az optikai tervezés szempontjából a nagyobb rekeszszög helyes alkalmazása vagy a törésmutató növelése népszerű technikává vált az optikai mikroszkópok felbontásának növelésére. Az alacsony nagyítású objektívlencsék, például a nagyításos objektívek médiuma 10X alatti, jellemzően levegő, amelynek törésmutatója 1, így száraz közeg. A vízbemerítés közege desztillált víz, amelynek törésmutatója 1,33. Az olajimmerziós objektívlencsék médiuma, mint például az Olympus 100X olajlencséje, törésmutatója általában 1,52 körül van. A nagy törésmutatójú közeg használatának köszönhetően a vízmerítésű objektívlencse és az olajimmerziós objektívlencse nemcsak nagy nagyítással rendelkezik, hanem javítja az objektívlencse felbontását is.
