چگونه می توان وضوح یک میکروسکوپ را بهبود بخشید؟

چگونه می توان وضوح یک میکروسکوپ را بهبود بخشید؟

میکروسکوپ ها یکی از تجهیزات اصلی برای تست تجهیزات هستند و شاخص مهم برای ارزیابی عملکرد میکروسکوپ ها تفکیک پذیری است. وضوح به توانایی تشخیص واضح بین دو نقطه کوچک یا فاصله کمتر بین دو خط اشاره دارد. چشم انسان خود یک میکروسکوپ است و در شرایط نوری استاندارد، قدرت تفکیک چشم انسان در فاصله روشن (که در سطح بین المللی به عنوان 25 سانتی متر شناخته می شود) تقریباً 1/10 میلی متر است. برای مشاهده دو خط مستقیم، وضوح چشم را می توان با تحریک یک سری سلول های عصبی بهبود بخشید.

وضوح چشم انسان تنها 1/10 میلی متر است، بنابراین فاصله بین اجسام کوچکتر از 1/10 میلی متر یا دو جسم کوچک نزدیکتر از 1/10 میلی متر توسط چشم انسان قابل تشخیص نیست. بنابراین تغییری از ذره بین های ماکروسکوپی ساده به میکروسکوپ های نوری مشاهده میکروسکوپی و به دنبال آن میکروسکوپ های الکترونی صورت گرفته است. تعریف تفکیک پذیری میکروسکوپ به فاصله کمتر بین دو نقطه کوچک که به وضوح روی یک نمونه قابل تشخیص است اشاره دارد.

فرمول محاسبه این است: D{0}}.61 λ／ NA

در فرمول، D نشان دهنده وضوح (um) است. λ طول موج منبع نور (um) است. NA دیافراگم عددی (همچنین به عنوان نسبت دیافراگم شناخته می شود) لنز شیئی است.

طبق فرمول، وضوح یک میکروسکوپ به طول موج منبع نور فرودی و دیافراگم عددی شی منطبق بستگی دارد. از این رو می توان دریافت که روش های بهبود میکروسکوپ نوری عبارتند از:

1. طول موج منبع نور را کاهش دهید.

نور مرئی دارای طول موج کوتاه تری 390nm است. اگر نور فرابنفش با این طول موج به عنوان منبع نور روشنایی استفاده شود، وضوح میکروسکوپ نوری را می توان به 0.2um کاهش داد. با این حال، با توجه به این واقعیت که اغلب مواد شیشه‌ای معمولی مقدار زیادی نور با طول موج‌های زیر 340 نانومتر جذب می‌کنند، نور ماوراء بنفش نمی‌تواند پس از تضعیف قابل‌توجه، تصاویر شفاف و روشنی ایجاد کند. بنابراین، باید از مواد گران قیمت مانند کوارتز (که می تواند نور ماوراء بنفش 200 نانومتر را منتقل کند) و فلوریت (که می تواند تا 185 نانومتر نور فرابنفش را منتقل کند) استفاده شود. علاوه بر این، میکروسکوپ‌های فرابنفش را نمی‌توان با چشم غیرمسلح مشاهده کرد و حتی با نمونه‌های مشاهده‌شده محدود می‌شود، همراه با هزینه‌های گران‌قیمت. بنابراین، این روش 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 نیمی از زاویه دیافراگم عدسی شیئی است. بنابراین استفاده از زاویه دیافراگم بزرگتر یا افزایش ضریب شکست در طراحی نوری به روشی رایج برای بهبود وضوح میکروسکوپ های نوری تبدیل شده است. به طور کلی، لنزهای با بزرگنمایی کم زیر 10X از هوا به عنوان واسطه استفاده می کنند و دارای ضریب شکست 1 هستند که یک هدف از نوع خشک است. محیط غوطه وری در آب، آب مقطر است، با ضریب شکست 1.33. محیط شیئی غوطه ور در روغن، قیر یا روغن شفاف دیگر است، با ضریب شکست معمولاً در حدود 1.52، که نزدیک به ضریب شکست عدسی ها و لام های شیشه ای است، مانند لنز روغنی 100X Olympus. لنزهای غوطه ور در آب و لنزهای غوطه ور روغن نه تنها بزرگنمایی بالایی دارند، بلکه به دلیل استفاده از رسانه های با ضریب شکست بالا، وضوح تصویر را نیز بهبود می بخشند.