چگونه می توان وضوح یک میکروسکوپ را بهبود بخشید؟

چگونه می توان وضوح یک میکروسکوپ را بهبود بخشید؟

میکروسکوپ یکی از تجهیزات اصلی برای آزمایش تجهیزات است و یک شاخص مهم برای قضاوت در مورد عملکرد یک میکروسکوپ وضوح است. وضوح به توانایی تشخیص واضح فاصله کمتر بین دو نقطه کوچک یا دو خط اشاره دارد. چشم انسان خود یک میکروسکوپ است. در شرایط نوری استاندارد، وضوح چشم انسان در فاصله فوتوپیک (که در سطح بین المللی 25 سانتی متر شناخته می شود) تقریباً برابر با 1/10 میلی متر است. برای مشاهده دو خط مستقیم، از آنجایی که خطوط مستقیم می توانند یک سری سلول های عصبی را تحریک کنند، وضوح چشم ها را می توان بهبود بخشید.

وضوح چشم انسان تنها 1/10 میلی متر است، بنابراین چشم انسان نمی تواند اجسام کوچکتر از 1/10 میلی متر یا فاصله بین دو جسم کوچک نزدیکتر از 1/10 میلی متر را تشخیص دهد. بنابراین ذره بین های ماکروسکوپی ساده، میکروسکوپ های نوری برای مشاهده میکروسکوپی و سپس میکروسکوپ های الکترونی وجود داشت. وضوح یک میکروسکوپ به عنوان فاصله کمتر بین دو نقطه کوچک روی یک نمونه تعریف می شود که به وضوح قابل تشخیص است. فرمول محاسبه این است: D=0.61λ/NA

در فرمول: D وضوح (um) است. λ طول موج منبع نور (um) است. NA دیافراگم عددی لنز شیئی است (به آن نسبت دیافراگم لنز نیز گفته می شود).

از این فرمول می توان دریافت که وضوح میکروسکوپ با طول موج منبع نور فرودی و دیافراگم عددی عدسی شیئی منطبق تعیین می شود. از اینجا می توان دریافت که روش های بهبود میکروسکوپ نوری:

1. طول موج منبع نور را کاهش دهید.
طول موج کوتاه‌تر نور مرئی 390 نانومتر است. اگر از نور فرابنفش این طول موج به عنوان منبع روشنایی استفاده شود، وضوح میکروسکوپ نوری را می توان به 0.2um کاهش داد. با این حال، از آنجایی که بیشتر مواد شیشه‌ای معمولی مقدار زیادی نور با طول موج‌های کمتر از 340 نانومتر جذب می‌کنند، نور ماوراء بنفش نمی‌تواند پس از مقدار زیادی تضعیف تصویر شفاف و روشنی ایجاد کند. بنابراین، مواد گران قیمتی مانند کوارتز (که می تواند نور ماوراء بنفش را تا 200 نانومتر منتقل کند) و فلوریت (که می تواند نور ماوراء بنفش را تا 185 نانومتر منتقل کند) باید استفاده شود و میکروسکوپ های نور ماوراء بنفش را نمی توان با چشم غیر مسلح مشاهده کرد. مشاهده نمونه ها همراه با هزینه بالا، این روش برای بهبود وضوح میکروسکوپ به دلیل محدودیت های خاص خود به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرد.

2. دیافراگم عددی NA عدسی شیئی را افزایش دهید.

دیافراگم عددی NA=n*sin(u)

در فرمول، n ضریب شکست محیط بین عدسی شیئی و نمونه است. u یک دوم زاویه دیافراگم لنز شیئی است. بنابراین، اتخاذ یک زاویه دیافراگم بزرگتر در طراحی نوری یا افزایش ضریب شکست به روشی رایج برای بهبود وضوح میکروسکوپ‌های نوری تبدیل شده است. به طور کلی، محیط لنزهای شیئی با بزرگنمایی کم مانند آنهایی که کمتر از 10X هستند، هوا با ضریب شکست 1 است، یعنی یک عدسی شیئی سیستم خشک. محیط غوطه وری در آب، آب مقطر است، با ضریب شکست 1.33. محیط عدسی شیئی غوطه ور در روغن روغن سرو یا روغن شفاف دیگر با ضریب شکست متوسط ​​است. در حدود 1.52، نزدیک به ضریب شکست لنزها و اسلایدهای شیشه ای است، مانند لنز روغنی 100X Olympus. اهداف غوطه وری در آب و اهداف غوطه وری در روغن نه تنها بزرگنمایی بالایی دارند، بلکه از رسانه های با ضریب شکست بالا برای بهبود وضوح عدسی شیئی استفاده می کنند.