Come si può migliorare la risoluzione di un microscopio?
Il microscopio è una delle apparecchiature principali per testare le apparecchiature e un indicatore importante per giudicare le prestazioni di un microscopio è la risoluzione. La risoluzione si riferisce alla capacità di distinguere chiaramente la distanza più piccola tra due piccoli punti o due linee. L'occhio umano stesso è un microscopio. In condizioni di illuminazione standard, la risoluzione dell'occhio umano alla distanza fotopica (riconosciuta a livello internazionale come 25 cm) è pari a circa 1/10 mm. Per l'osservazione di due linee rette, poiché le linee rette possono stimolare una serie di cellule nervose, è possibile migliorare la risoluzione degli occhi.
La risoluzione dell'occhio umano è solo 1/10 mm, quindi l'occhio umano non può distinguere oggetti inferiori a 1/10 mm o la distanza tra due piccoli oggetti più vicini di 1/10 mm. Quindi c'erano semplici lenti d'ingrandimento macroscopiche, microscopi ottici per l'osservazione microscopica e poi microscopi elettronici. La risoluzione di un microscopio è definita come la distanza più piccola tra due piccoli punti su un campione che possono essere chiaramente distinti. La formula di calcolo è: D=0.61λ/NA
Nella formula: D è la risoluzione (um); λ è la lunghezza d'onda della sorgente luminosa (um); NA è l'apertura numerica dell'obiettivo (chiamato anche rapporto di apertura dell'obiettivo).
Dalla formula si può ricavare che la risoluzione del microscopio è determinata dalla lunghezza d'onda della sorgente luminosa incidente e dall'apertura numerica della lente dell'obiettivo corrispondente. Da ciò si può vedere che i metodi per migliorare la microscopia ottica:
1. Ridurre la lunghezza d'onda della sorgente luminosa.
La lunghezza d'onda più corta della luce visibile è 390nm. Se come sorgente di illuminazione viene utilizzata la luce ultravioletta di questa lunghezza d'onda, la risoluzione del microscopio ottico può essere ridotta a 0,2 um. Tuttavia, poiché la maggior parte dei comuni materiali in vetro assorbono una grande quantità di luce con lunghezze d'onda inferiori a 340 nm, la luce ultravioletta non può formare un'immagine chiara e luminosa dopo una grande attenuazione. Pertanto, devono essere utilizzati materiali costosi come il quarzo (che può trasmettere la luce ultravioletta fino a 200 nm) e la fluorite (che può trasmettere la luce ultravioletta fino a 185 nm), e i microscopi a luce ultravioletta non possono essere osservati ad occhio nudo, nemmeno sotto l'osservazione dei campioni. Oltre al costo elevato, questo metodo per migliorare la risoluzione del microscopio non è ampiamente utilizzato a causa dei suoi limiti.
2. Aumentare l'apertura numerica NA della lente dell'obiettivo.
Apertura numerica NA=n*sin(u)
Nella formula, n è l'indice di rifrazione del mezzo tra la lente dell'obiettivo e il campione; u è metà dell'angolo di apertura dell'obiettivo. Pertanto, adottare opportunamente un angolo di apertura maggiore nella progettazione ottica o aumentare l'indice di rifrazione è diventato un metodo comune per migliorare la risoluzione dei microscopi ottici. Generalmente, il mezzo degli obiettivi a basso ingrandimento come quelli inferiori a 10X è l'aria, con un indice di rifrazione pari a 1, ovvero una lente dell'obiettivo con sistema a secco; il mezzo di immersione in acqua è acqua distillata, con indice di rifrazione pari a 1,33; il mezzo di una lente obiettiva a immersione in olio è olio di cedro o altro olio trasparente, con un indice di rifrazione medio. A circa 1,52, è vicino all'indice di rifrazione di lenti e vetrini, come la lente oleosa 100X di Olympus. Gli obiettivi ad immersione in acqua e gli obiettivi ad immersione in olio non solo hanno un elevato ingrandimento, ma utilizzano anche mezzi ad alto indice di rifrazione per migliorare la risoluzione dell'obiettivo.
