برای افزایش وضوح میکروسکوپ از چه تکنیک هایی می توان استفاده کرد؟
یکی از ابزارهای آزمایش اولیه میکروسکوپ است و وضوح یک معیار بسیار مهم برای ارزیابی عملکرد ابزار است. وضوح توانایی تشخیص بین دو خط یا نقطه کوچک به طور مشخص در فاصله نزدیک است. چشم خود به عنوان یک میکروسکوپ عمل می کند. قدرت تفکیک چشم انسان در فاصله دید، که در سطح جهانی 25 سانتی متر است، در شرایط نوری معمولی حدود 1/10 میلی متر است. از آنجایی که خطوط مستقیم می توانند تعدادی از سلول های عصبی را تحریک کنند، وضوح چشم ها را می توان در حین تماشای دو خط مستقیم افزایش داد.
از آنجایی که وضوح چشم انسان تنها 1/10 میلی متر است، نمی تواند بین دو جسم بسیار کوچک که فاصله آنها از هم نزدیکتر از 1/10 میلی متر است، تشخیص دهد. بنابراین توسعه میکروسکوپ نوری برای بازرسی میکروسکوپی ابتدا و سپس توسعه میکروسکوپ الکترونی آغاز شد. کوتاه ترین فاصله بین دو نقطه کوچک که به وضوح روی یک نمونه قابل تشخیص است، وضوح میکروسکوپ نامیده می شود. D{4}}.61/NA فرمول محاسبه آن است.
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 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 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 وری در آب و لنز شیئی غوطه ور در روغن نه تنها بزرگنمایی بالایی دارند بلکه به دلیل استفاده از رسانه های با ضریب شکست بالا وضوح لنز شیئی را بهبود می بخشند.
