Come migliorare la risoluzione del microscopio?
Il microscopio è una delle apparecchiature principali delle apparecchiature di ispezione e l'indice importante per giudicare le prestazioni del microscopio è la risoluzione. La risoluzione si riferisce alla capacità di distinguere chiaramente due piccoli punti o piccole distanze tra due linee. L'occhio umano stesso è un microscopio. In condizioni di illuminazione standard, la risoluzione dell'occhio umano alla distanza fotopica (25 cm è riconosciuta a livello internazionale) è approssimativamente pari a 1/10 mm. Per la visualizzazione di due linee rette, anche la risoluzione dell'occhio può essere migliorata perché la linea retta stimola una serie di cellule nervose.
La risoluzione dell'occhio umano è solo di 1/10 mm, quindi la distanza tra un oggetto più piccolo di 1/10 mm o due piccoli oggetti più vicini di 1/10 mm non può essere distinta dall'occhio umano. Quindi è apparso dalla semplice lente d'ingrandimento macroscopica al microscopio ottico per l'osservazione microscopica, e poi al microscopio elettronico. La definizione di risoluzione del microscopio è la piccola distanza tra due piccoli punti che possono essere chiaramente risolti su un campione. La sua 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 (chiamata anche apertura dell'obiettivo) dell'obiettivo.
Si può ricavare dalla formula che la risoluzione del microscopio è determinata dalla lunghezza d'onda della sorgente di luce incidente e dall'apertura numerica dell'obiettivo accoppiato. Si può vedere che il metodo per migliorare il microscopio ottico:
1. Ridurre la lunghezza d'onda della sorgente luminosa.
La lunghezza d'onda più corta della luce visibile è 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 0,2um. Tuttavia, poiché i materiali più comuni del 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 molta attenuazione. Pertanto, devono essere utilizzati materiali costosi come il quarzo (che può trasmettere luce ultravioletta fino a 200 nm) e la fluorite (che può trasmettere luce ultravioletta fino a 185 nm) e i microscopi a luce ultravioletta non possono essere osservati ad occhio nudo, anche i campioni osservati La limitazione di , unita al costo elevato, quindi questo modo di migliorare la risoluzione del microscopio non è ampiamente utilizzato a causa dei suoi stessi 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 della lente dell'obiettivo. Pertanto, dal punto di vista del design ottico, l'utilizzo appropriato di un angolo di apertura maggiore o l'aumento dell'indice di rifrazione è diventato un metodo comune per migliorare la risoluzione di un microscopio ottico. Generalmente, la lente dell'obiettivo a basso ingrandimento, come inferiore a 10X, utilizza l'aria come mezzo, con un indice di rifrazione di 1, cioè una lente dell'obiettivo asciutta; il mezzo di immersione in acqua è acqua distillata e il suo indice di rifrazione è 1,33; la lente dell'obiettivo ad immersione in olio è olio di cedro o altro olio trasparente e il suo indice di rifrazione è generalmente di circa 1,52, è vicino all'indice di rifrazione di lenti e vetrini, come la lente a olio 100X di Olympus. Gli obiettivi ad immersione in acqua e gli obiettivi ad 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
