Kako lahko izboljšamo ločljivost mikroskopa?
Mikroskop je ena glavnih naprav za testiranje opreme, pomemben kazalnik za presojo delovanja mikroskopa pa je ločljivost. Ločljivost se nanaša na sposobnost jasnega razlikovanja manjše razdalje med dvema majhnima točkama ali dvema črtama. Samo človeško oko je mikroskop. Pri standardnih svetlobnih pogojih je ločljivost človeškega očesa na fotopični razdalji (mednarodno priznana kot 25 cm) približno enaka 1/10 mm. Za opazovanje dveh ravnih črt, saj lahko ravne črte stimulirajo vrsto živčnih celic, se lahko izboljša ločljivost oči.
Ločljivost človeškega očesa je le 1/10 mm, zato človeško oko ne more razločiti predmetov, manjših od 1/10 mm, ali razdalje med dvema drobnima predmetoma, ki sta bližje od 1/10 mm. Tako so se pojavila preprosta makroskopska povečevalna stekla, optični mikroskopi za mikroskopsko opazovanje in nato elektronski mikroskopi. Ločljivost mikroskopa je opredeljena kot manjša razdalja med dvema majhnima točkama na vzorcu, ki ju je mogoče jasno razlikovati. Formula za izračun je: D=0.61λ/NA
V formuli: D je ločljivost (um); λ je valovna dolžina svetlobnega vira (um); NA je numerična zaslonka objektiva (imenovana tudi razmerje zaslonke objektiva).
Iz formule je mogoče razbrati, da je ločljivost mikroskopa določena z valovno dolžino vpadnega svetlobnega vira in numerično odprtino ujemajoče se leče objektiva. Iz tega je razvidno, da metode za izboljšanje optične mikroskopije:
1. Zmanjšajte valovno dolžino svetlobnega vira.
Krajša valovna dolžina vidne svetlobe je 390nm. Če kot vir osvetlitve uporabimo ultravijolično svetlobo te valovne dolžine, lahko ločljivost optičnega mikroskopa zmanjšamo na 0,2 um. Ker pa večina običajnih steklenih materialov absorbira veliko količino svetlobe z valovno dolžino pod 340 nm, ultravijolična svetloba po velikem zmanjšanju ne more oblikovati jasne in svetle slike. Zato je treba uporabiti drage materiale, kot sta kremen (ki lahko prepušča ultravijolično svetlobo do 200 nm) in fluorit (ki lahko prepušča ultravijolično svetlobo do 185 nm), mikroskopov z ultravijolično svetlobo pa ni mogoče opazovati s prostim očesom, niti pod opazovanje vzorcev. Skupaj z visokimi stroški se ta metoda izboljšanja ločljivosti mikroskopa zaradi lastnih omejitev ne uporablja široko.
2. Povečajte numerično zaslonko NA leče objektiva.
Numerična apertura NA=n*sin(u)
V formuli je n lomni količnik medija med lečo objektiva in vzorcem; u je polovični kot zaslonke objektiva. Zato je ustrezna uporaba večjega kota zaslonke v optični zasnovi ali povečanje lomnega količnika postala običajna metoda za izboljšanje ločljivosti optičnih mikroskopov. Na splošno je medij leč objektiva z majhno povečavo, kot so tiste pod 10X, zrak z lomnim količnikom 1, to je leča objektiva s suhim sistemom; medij za potopitev v vodo je destilirana voda z lomnim količnikom 1,33; medij oljne imersijske leče je cedrovo olje ali drugo prozorno olje s povprečnim lomnim količnikom. Pri približno 1,52 je blizu lomnemu količniku leč in diapozitivov, kot je Olympusova oljna leča 100X. Vodni imerzijski objektivi in oljni imerzijski objektivi nimajo le velike povečave, ampak uporabljajo tudi medije z visokim lomnim količnikom za izboljšanje ločljivosti leče objektiva.
