چگونه وضوح میکروسکوپ را بهبود دهیم؟
میکروسکوپ یکی از تجهیزات اصلی تجهیزات بازرسی است و شاخص مهم برای قضاوت در مورد عملکرد میکروسکوپ تفکیک پذیری است. وضوح به توانایی تشخیص واضح دو نقطه کوچک یا فواصل کوچک بین دو خط اشاره دارد. چشم انسان خود یک میکروسکوپ است. در شرایط نوری استاندارد، وضوح چشم انسان در فاصله فوتوپیک (25 سانتی متر در سطح بین المللی شناخته شده است) تقریباً برابر با 1/10 میلی متر است. برای مشاهده دو خط مستقیم، وضوح چشم را نیز می توان بهبود بخشید زیرا خط مستقیم یک سری سلول های عصبی را تحریک می کند.
وضوح چشم انسان تنها 1/10 میلی متر است، بنابراین فاصله بین یک جسم کوچکتر از 1/10 میلی متر یا دو جسم کوچک نزدیکتر از 1/10 میلی متر را نمی توان با چشم انسان تشخیص داد. بنابراین از ذره بین ماکروسکوپی ساده به میکروسکوپ نوری برای مشاهده میکروسکوپی و سپس میکروسکوپ الکترونی ظاهر شد. تعریف تفکیک پذیری میکروسکوپ عبارت است از فاصله کم بین دو نقطه کوچک که به وضوح روی یک نمونه قابل تشخیص است. 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 (که دیافراگم لنز نیز نامیده می شود) لنز شیئی است.
از این فرمول می توان دریافت که وضوح میکروسکوپ با طول موج منبع نور فرودی و دیافراگم عددی عدسی شیئی منطبق تعیین می شود. 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 نور فرابنفش این طول موج به عنوان منبع نور روشنایی استفاده شود، وضوح میکروسکوپ نوری را می توان به 0.2um کاهش داد. با این حال، از آنجایی که اغلب مواد رایج شیشه، مقدار زیادی نور با طول موجهای کمتر از 340 نانومتر جذب میکنند، نور ماوراء بنفش نمیتواند پس از تضعیف زیاد تصویر شفاف و روشنی ایجاد کند. بنابراین، باید از مواد گران قیمت مانند کوارتز (که می تواند نور ماوراء بنفش تا 200 نانومتر را منتقل کند) و فلوریت (که می تواند نور ماوراء بنفش را تا 185 نانومتر منتقل کند) استفاده شود و میکروسکوپ های نور ماوراء بنفش را نمی توان با چشم غیر مسلح مشاهده کرد. حتی نمونههای مشاهدهشده محدودیت، همراه با هزینه بالا، بنابراین این روش برای بهبود وضوح میکروسکوپ به دلیل محدودیتهای خاص خود به طور گسترده مورد استفاده قرار نمیگیرد.
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، استفاده مناسب از زاویه دیافراگم بزرگتر یا افزایش ضریب شکست، به روشی رایج برای بهبود وضوح میکروسکوپ نوری تبدیل شده است. به طور کلی، عدسی شیئی با بزرگنمایی کم، مانند زیر 10X، از هوا به عنوان واسطه استفاده می کند، با ضریب شکست 1، یعنی یک عدسی شیئی خشک. محیط غوطه وری در آب، آب مقطر است و ضریب شکست آن 1.33 است. لنز شیئی غوطه ور در روغن روغن سرو یا روغن شفاف دیگر است و ضریب شکست آن معمولاً در حدود 1.52 است و 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 دارای بزرگنمایی بالایی هستند، بلکه به دلیل استفاده از رسانه های با ضریب شکست بالا، وضوح هدف را بهبود می بخشند.
