روش های بهبود وضوح میکروسکوپ

روش های بهبود وضوح میکروسکوپ

میکروسکوپ یکی از تجهیزات تشخیص اصلی است و وضوح یک شاخص مهم برای قضاوت در مورد عملکرد میکروسکوپ است. رزولوشن به توانایی تشخیص واضح فاصله کمتر بین دو نقطه یا دو خط اشاره دارد. چشم انسان خود یک میکروسکوپ است. در شرایط نوری استاندارد، وضوح چشم انسان در فاصله ظاهری (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 فقط 1/10 میلی متر است، بنابراین چشم انسان نمی تواند فاصله بین یک جسم کوچکتر از 1/10 میلی متر یا دو جسم کوچک نزدیکتر از 1/10 میلی متر را تشخیص دهد. بنابراین، از یک ذره بین ماکرو ساده به یک میکروسکوپ نوری برای مشاهده میکروسکوپی و سپس یک میکروسکوپ الکترونی ظاهر شد. تعریف وضوح میکروسکوپ به فاصله کم بین دو نقطه کوچک که به وضوح روی نمونه قابل تشخیص است اشاره دارد. فرمول محاسبه این است: d=0.61λ/na.

جایی که: d وضوح (um) است. λ طول موج منبع نور (um) است. NA دیافراگم عددی (که نسبت دیافراگم نیز نامیده می شود) لنز شیئی است.

طبق فرمول، وضوح میکروسکوپ به طول موج منبع نور فرودی و دیافراگم عددی عدسی شیئی منطبق بستگی دارد. بنابراین، روش های بهبود میکروسکوپ نوری به شرح زیر است:

1. طول موج منبع نور را کاهش دهید.
طول موج کوتاه‌تر نور مرئی 390 نانومتر است. اگر از نور فرابنفش با 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 موج کمتر از 340 نانومتر را جذب می‌کنند، نور ماوراء بنفش نمی‌تواند پس از مقدار زیادی تضعیف، تصویر واضح و روشنی ایجاد کند. بنابراین، مواد گران قیمتی مانند شی یینگ (که می تواند نور ماوراء بنفش را تا 200 نانومتر منتقل کند) و فلورسپار (که می تواند نور ماوراء بنفش را تا 185 نانومتر منتقل کند) باید استفاده شود، و میکروسکوپ فرابنفش را نمی توان با چشم غیر مسلح مشاهده کرد. حتی با نمونه های مشاهده شده محدود شده است، به علاوه هزینه گران، بنابراین این راه برای بهبود وضوح میکروسکوپ به دلیل محدودیت های 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)

جایی که n ضریب شکست محیط بین عدسی شیئی و نمونه است. U نیمی از زاویه دیافراگم عدسی شیئی است. بنابراین، این یک روش رایج برای بهبود وضوح میکروسکوپ نوری با اتخاذ یک زاویه دیافراگم بزرگتر یا افزایش ضریب شکست در طراحی نوری است. به طور کلی، محیط یک عدسی شیئی کم مصرف، مانند زیر 10X، هوا با ضریب شکست 1 است، یعنی یک عدسی شیئی خشک. محیط غوطه وری آب مقطر با ضریب شکست 1.33 است. محیط عدسی شیئی غوطه ور در روغن، قیر معطر یا روغن شفاف دیگر است و ضریب شکست آن به طور کلی حدود 1.52 است که نزدیک به ضریب شکست عدسی و اسلاید است، مانند آینه روغنی 100X Olympus. لنز شیئی غوطه وری در آب و لنز شیئی غوطه ور در روغن نه تنها بزرگنمایی بالایی دارند، بلکه به دلیل محیطی با ضریب شکست بالا، وضوح عدسی شیئی را بهبود می بخشند.