Kā uzlabot mikroskopa izšķirtspēju?
Mikroskops ir viena no galvenajām pārbaudes aprīkojuma iekārtām, un svarīgs rādītājs, lai novērtētu mikroskopa veiktspēju, ir izšķirtspēja. Izšķirtspēja attiecas uz spēju skaidri atšķirt divus mazus punktus vai nelielus attālumus starp divām līnijām. Pati cilvēka acs ir mikroskops. Standarta apgaismojuma apstākļos cilvēka acs izšķirtspēja fotopiskā attālumā (starptautiski atzīts 25 cm) ir aptuveni vienāda ar 1/10 mm. Divu taisnu līniju skatīšanai var uzlabot arī acs izšķirtspēju, jo taisnā līnija stimulē 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. Tātad parādījās no vienkārša makroskopiskā palielināmā stikla līdz optiskajam mikroskopam mikroskopiskai novērošanai un pēc tam elektronu mikroskopam. Mikroskopa izšķirtspējas definīcija ir neliels attālums starp diviem maziem punktiem, ko var skaidri izšķirt paraugā. Tā aprēķina formula ir: D=0.61λ/NA
Formulā: D ir izšķirtspēja (um); λ ir gaismas avota viļņa garums (um); NA ir objektīva objektīva skaitliskā apertūra (saukta arī par objektīva apertūru).
No formulas var iegūt, ka mikroskopa izšķirtspēju nosaka krītošā gaismas avota viļņa garums un atbilstošā objektīva skaitliskā apertūra. Var redzēt, ka optiskā mikroskopa uzlabošanas metode:
1. Samaziniet gaismas avota viļņa garumu.
Redzamās gaismas īsākais viļņa garums ir 390nm. Ja šī viļņa garuma ultravioleto gaismu izmanto kā apgaismojuma gaismas avotu, optiskā mikroskopa izšķirtspēju var samazināt līdz 0,2 um. Tomēr, tā kā visizplatītākie stikla materiāli absorbē lielu gaismas daudzumu ar viļņu garumu zem 340 nm, ultravioletā gaisma pēc lielas vājināšanās nevar izveidot skaidru un spilgtu attēlu. Tāpēc ir jāizmanto dārgi materiāli, piemēram, kvarcs (kas spēj caurstrāvot ultravioleto gaismu līdz 200 nm) un fluorīts (kas spēj pārraidīt ultravioleto gaismu līdz 185 nm), un ultravioletās gaismas mikroskopus nevar novērot ar neapbruņotu aci, pat novērotie paraugi Ierobežojums kopā ar augstajām izmaksām, 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)
Formulā n ir vides refrakcijas koeficients starp objektīvu un paraugu; u ir objektīva objektīva atvēruma leņķis. Tāpēc no optiskā dizaina viedokļa lielāka apertūras leņķa atbilstoša izmantošana vai refrakcijas indeksa palielināšana ir kļuvusi par izplatītu metodi optiskā mikroskopa izšķirtspējas uzlabošanai. Parasti zema palielinājuma objektīva lēca, piemēram, zem 10 X, kā vidi izmanto gaisu ar refrakcijas koeficientu 1, tas ir, sausu objektīvu; ūdens iegremdēšanas vide ir destilēts ūdens, un tā laušanas koeficients ir 1,33; Eļļas imersijas objektīva lēca ir ciedra eļļa vai cita caurspīdīga eļļa, un tās laušanas koeficients parasti ir aptuveni 1,52, tas ir tuvu lēcu un stikla priekšmetstikliņu, piemēram, Olympus 100X eļļas lēcu, refrakcijas indeksam. Ūdens iegremdēšanas objektīviem un eļļas iegremdēšanas objektīviem ir ne tikai liels palielinājums, bet tie arī uzlabo objektīva izšķirtspēju, pateicoties augsta refrakcijas indeksa vides izmantošanai.
