چگونه می توان وضوح میکروسکوپ را افزایش داد؟

چگونه می توان وضوح میکروسکوپ را افزایش داد؟

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

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 از یک ذره بین ماکروسکوپی ساده به یک میکروسکوپ نوری برای مشاهده میکروسکوپی و سپس یک میکروسکوپ الکترونی ظاهر شد. وضوح میکروسکوپ به عنوان کوچکترین فاصله بین دو نقطه کوچک که به وضوح روی یک نمونه قابل تشخیص است تعریف می شود. فرمول محاسبه آن 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 نیز گفته می شود).

از این فرمول می توان دریافت که وضوح میکروسکوپ به طول موج منبع نور فرودی و دیافراگم عددی عدسی شیئی منطبق بستگی دارد. مشاهده می شود که روش 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 شیشه‌های رایج‌ترین مواد، مقدار زیادی نور با طول موج کمتر از 340 نانومتر را جذب می‌کنند، نور ماوراء بنفش نمی‌تواند پس از مقدار زیادی تضعیف تصویر شفاف و روشنی ایجاد کند. بنابراین، باید از مواد گران قیمت مانند کوارتز (که می تواند از نور فرابنفش تا 200 نانومتر عبور کند) و فلوریت (که می تواند از نور فرابنفش تا 185 نانومتر عبور کند) استفاده شود و میکروسکوپ نور ماوراء بنفش را نمی توان با چشم غیر مسلح مشاهده کرد. و حتی نمونه مشاهده شده با توجه به محدودیت های میکروسکوپ، همراه با هزینه بالا، این روش برای بهبود وضوح میکروسکوپ به دلیل محدودیت های خاص خود به طور گسترده ای 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، از منظر طراحی نوری، اتخاذ یک زاویه دیافراگم بزرگتر یا افزایش ضریب شکست به روشی رایج برای بهبود وضوح یک میکروسکوپ نوری تبدیل شده است. به طور کلی، محیط لنز شیئی با بزرگنمایی کم مانند زیر 10X هوا است و ضریب شکست آن 1 است، یعنی عدسی شیئی خشک. محیط غوطه ور شدن در آب، آب مقطر است و ضریب شکست آن 1.33 است. محیط لنز هدف غوطه ور در روغن روغن سرو یا روغن شفاف دیگر است، ضریب شکست آن به طور متوسط ​​حدود 1.52 است، نزدیک به ضریب شکست لنز و اسلاید شیشه ای، مانند لنز روغنی 100X Olympus. لنز شیئی غوطه ور در آب و عدسی شیئی غوطه ور در روغن نه تنها بزرگنمایی بالایی دارند بلکه به دلیل استفاده از محیط ضریب شکست بالا وضوح لنز شیئی را بهبود می بخشند.