Come migliorare la risoluzione del microscopio?
I microscopi sono una delle principali apparecchiature per i test e l'indicatore importante per valutare le prestazioni dei microscopi è la risoluzione. La risoluzione si riferisce alla capacità di distinguere chiaramente tra due piccoli punti o la minore distanza tra due linee. L'occhio umano stesso è un microscopio e, in condizioni di illuminazione standard, la risoluzione dell'occhio umano a una distanza visiva (riconosciuta a livello internazionale come 25 cm) è di circa 1/10 mm. Osservando due linee rette, poiché queste possono stimolare una serie di cellule nervose, è possibile migliorare anche la risoluzione degli occhi.
La risoluzione dell'occhio umano è solo 1/10 mm, quindi la distanza tra oggetti inferiori a 1/10 mm o due piccoli oggetti più vicini di 1/10 mm non può essere distinta dall'occhio umano. Si è così passati dalle semplici lenti d'ingrandimento macroscopiche ai microscopi ottici per l'osservazione microscopica, seguiti dai microscopi elettronici. La risoluzione di un microscopio è definita come la distanza più piccola tra due piccoli punti che possono essere chiaramente distinti su un campione. La formula di calcolo è: D=0.61 λ/NA
Nella formula: D è la risoluzione (um); λ è la lunghezza d'onda della sorgente luminosa (um); NA è l'apertura numerica (nota anche come rapporto di apertura) dell'obiettivo.
Secondo la formula, la risoluzione di un microscopio dipende dalla lunghezza d'onda della sorgente luminosa incidente e dall'apertura numerica della lente dell'obiettivo abbinato. Da ciò si può vedere che il metodo per migliorare la microscopia ottica è:
1. Ridurre la lunghezza d'onda della sorgente luminosa.
La luce visibile ha una lunghezza d'onda più corta di 390nm. Se la luce ultravioletta di questa lunghezza d'onda viene utilizzata come sorgente luminosa di illuminazione, 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 immagini chiare e luminose dopo un'attenuazione significativa. Pertanto, è necessario utilizzare 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 ultravioletti non possono essere osservati a occhio nudo e sono addirittura limitato dai campioni osservati, unito a costi elevati. Pertanto, 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 la metà dell'angolo di apertura dell'obiettivo. Pertanto, l'adozione di un angolo di apertura maggiore o l'aumento dell'indice di rifrazione nella progettazione ottica è diventato un metodo comune per migliorare la risoluzione dei microscopi ottici. Generalmente, gli obiettivi a basso ingrandimento inferiori a 10X utilizzano l'aria come mezzo e hanno un indice di rifrazione pari a 1, che è un obiettivo di tipo secco; Il mezzo di immersione in acqua è acqua distillata, con un indice di rifrazione di 1,33; Il mezzo per le lenti immerse in olio è catrame o altro olio trasparente, con un indice di rifrazione generalmente intorno a 1,52, che è vicino all'indice di rifrazione di lenti e vetrini, come la lente a olio 100X di Olympus. L'obiettivo per immersione in acqua e l'obiettivo per immersione in olio non solo hanno un elevato ingrandimento, ma migliorano anche la risoluzione dell'obiettivo grazie all'uso di mezzi ad alto indice di rifrazione.
