Hogyan javítható a mikroszkóp felbontása?
A mikroszkóp a vizsgálóberendezések egyik fő berendezése, és a mikroszkóp teljesítményének megítélésének fontos mutatója a felbontás. A felbontás két kis pont vagy két vonal közötti kis távolságok világos megkülönböztetésének képességére utal. Az emberi szem maga egy mikroszkóp. Normál fényviszonyok mellett az emberi szem felbontása fotopikus távolságban (nemzetközileg elismert 25 cm) körülbelül 1/10 mm. Két egyenes vonal megtekintéséhez a szem felbontása is javítható, mivel az egyenes vonal egy sor idegsejtet stimulál.
Az emberi szem felbontása mindössze 1/10 mm, így az 1/10 mm-nél kisebb tárgy vagy két, 1/10 mm-nél közelebbi apró tárgy közötti távolságot az emberi szem nem tudja megkülönböztetni. Így aztán megjelent az egyszerű makroszkopikus nagyítótól a mikroszkópos megfigyeléshez szükséges optikai mikroszkópig, majd az elektronmikroszkópig. A mikroszkóp felbontás definíciója a két kis pont közötti kis távolság, amely egyértelműen felbontható a mintán. Számítási képlete: D=0.61λ/NA
A képletben: D a felbontás (um); λ a fényforrás hullámhossza (um); Az NA az objektív numerikus rekeszértéke (más néven objektív rekeszértéke).
A képletből megállapítható, hogy a mikroszkóp felbontását a beeső fényforrás hullámhossza és az illesztett objektívlencse numerikus apertúrája határozza meg. Látható, hogy az optikai mikroszkóp javításának módszere:
1. Csökkentse a fényforrás hullámhosszát.
A látható fény rövidebb hullámhossza 390nm. Ha ilyen hullámhosszú ultraibolya fényt használunk megvilágítási fényforrásként, az optikai mikroszkóp felbontása 0,2 um-ra csökkenthető. Mivel azonban a legtöbb elterjedt üveganyag nagy mennyiségű, 340 nm alatti hullámhosszú fényt nyel el, az ultraibolya fény nagy csillapítás után nem tud tiszta és világos képet alkotni. Ezért olyan drága anyagokat kell használni, mint a kvarc (amely akár 200 nm-es ultraibolya fényt is átereszt) és a fluorit (amely akár 185 nm-es ultraibolya fényt is képes átereszteni), és az ultraibolya fénymikroszkópok nem figyelhetők meg szabad szemmel, még a megfigyelt minták is A korlátja, párosulva a magas költségekkel, így a mikroszkóp felbontásának ezt a módját saját korlátai miatt nem használják széles körben.
2. Növelje az objektív NA numerikus rekeszértékét.
Numerikus rekeszérték NA=n*sin(u)
A képletben n az objektívlencse és a próbatest közötti közeg törésmutatója; u az objektív lencséjének fél rekeszszöge. Ezért az optikai tervezés szempontjából a nagyobb rekeszszög megfelelő alkalmazása vagy a törésmutató növelése általános módszerré vált az optikai mikroszkóp felbontásának javítására. Általában az alacsony nagyítású, például 10X alatti objektívek levegőt használnak közegként, törésmutatója 1, azaz száraz objektív; a vízbemerítő közeg desztillált víz, törésmutatója 1,33; az olajimmerziós objektívlencse cédrusolaj vagy más átlátszó olaj, és a törésmutatója általában 1,52 körül van, közel van a lencsék és a tárgylemezek, például az Olympus 100X olajlencséjének törésmutatójához. A vízbemerítő objektívek és az olajimmerziós objektívek nemcsak nagy nagyításúak, hanem javítják az objektív felbontását is a nagy törésmutatójú közegek használatának köszönhetően
