Mikroskopa izšķirtspējas uzlabošanas metodes
Mikroskops ir viena no galvenajām noteikšanas iekārtām, un izšķirtspēja ir svarīgs rādītājs, lai novērtētu mikroskopa veiktspēju. Izšķirtspēja attiecas uz spēju skaidri atšķirt mazāko attālumu starp diviem punktiem vai divām līnijām. Pati cilvēka acs ir mikroskops. Standarta apgaismojuma apstākļos cilvēka acs izšķirtspēja šķietamajā attālumā (starptautiski atzīta par 25 cm) ir aptuveni 1/10 mm. Novērojot divas taisnas līnijas, acu izšķirtspēju var uzlabot, jo taisnās līnijas var stimulēt virkni nervu šūnu.
Cilvēka acs izšķirtspēja ir tikai 1/10 mm, tāpēc cilvēka acs nevar atšķirt attālumu starp objektu, kas ir mazāks par 1/10 mm, vai diviem sīkiem objektiem, kas atrodas tuvāk par 1/10 mm. Tāpēc no vienkārša makro palielināmā stikla līdz optiskajam mikroskopam mikroskopiskai novērošanai, un pēc tam parādījās elektronu mikroskops. Mikroskopa izšķirtspējas definīcija attiecas uz nelielo attālumu starp diviem maziem punktiem, kurus var skaidri atšķirt uz parauga. Aprēķina formula ir: d=0.61λ/na.
kur: d ir izšķirtspēja (um); λ ir gaismas avota viļņa garums (um); NA ir objektīva objektīva skaitliskā apertūra (saukta arī par diafragmas attiecību).
Saskaņā ar formulu mikroskopa izšķirtspēja ir atkarīga no krītošā gaismas avota viļņa garuma un atbilstošā objektīva skaitliskās apertūras. Tāpēc optiskā mikroskopa uzlabošanas metodes ir šādas:
1. Samaziniet gaismas avota viļņa garumu.
Redzamās gaismas īsākais viļņa garums ir 390nm. Ja kā apgaismojuma avotu izmanto ultravioleto gaismu ar šādu viļņa garumu, optiskā mikroskopa izšķirtspēju var samazināt līdz 0,2 um. Tomēr, tā kā vairums parasto stikla materiālu absorbēs lielu daudzumu gaismas ar viļņa garumu, kas mazāks par 340 nm, ultravioletā gaisma pēc liela vājinājuma nevar veidot skaidru un spilgtu attēlu. Tāpēc ir jāizmanto dārgi materiāli, piemēram, Shi Ying (kas spēj caurlaidīt ultravioleto gaismu līdz pat 200 nm) un fluoršpats (kas spēj caurlaidīt ultravioleto gaismu līdz 185 nm), un ultravioleto mikroskopu nevar novērot ar neapbruņotu aci, pat ierobežo novērotie paraugi, kā arī dārgās izmaksas, tāpēc šis veids, kā uzlabot mikroskopa izšķirtspēju, netiek plaši izmantots tā ierobežojumu dēļ.
2. Palieliniet objektīva objektīva skaitlisko apertūru NA.
Skaitliskā diafragma NA=n*sin(u)
kur n ir vides refrakcijas koeficients starp objektīvu un paraugu; U ir objektīva objektīva pusdiafragmas atvēruma leņķis. Tāpēc tā ir izplatīta metode optiskā mikroskopa izšķirtspējas uzlabošanai, izmantojot lielāku apertūras leņķi vai palielinot refrakcijas indeksu optiskajā dizainā. Parasti mazjaudas objektīva vide, piemēram, zem 10X, ir gaiss ar refrakcijas koeficientu 1, tas ir, sausa objektīva lēca; Iegremdēšanas vide ir destilēts ūdens ar refrakcijas koeficientu 1,33; Eļļā iegremdētā objektīva vide ir smaržīga darva vai cita caurspīdīga eļļa, un tās laušanas koeficients parasti ir aptuveni 1,52, kas ir tuvu objektīva un priekšmetstikliņa, piemēram, Olympus 100X eļļas spoguļa, refrakcijas indeksam. Ūdens imersijas objektīva objektīvam un eļļas imersijas objektīvam ir ne tikai liels palielinājums, bet tie arī uzlabo objektīva izšķirtspēju, pateicoties videi ar augstu refrakcijas indeksu.
