Как може да се подобри разделителната способност на микроскоп?
Микроскопът е едно от основните съоръжения за тестване на оборудване и важен показател за преценка на работата на микроскопа е разделителната способност. Разделителната способност се отнася до способността за ясно разграничаване на по-малкото разстояние между две малки точки или две линии. Самото човешко око е микроскоп. При стандартни условия на осветеност разделителната способност на човешкото око на фотопичното разстояние (международно признато като 25 cm) е приблизително равна на 1/10 mm. За наблюдение на две прави линии, тъй като правите линии могат да стимулират серия от нервни клетки, разделителната способност на очите може да бъде подобрена.
Разделителната способност на човешкото око е само 1/10 мм, така че човешкото око не може да различи обекти, по-малки от 1/10 мм, или разстоянието между два малки обекта, по-близо от 1/10 мм. Така имаше прости макроскопични увеличителни стъкла, оптични микроскопи за микроскопско наблюдение и след това електронни микроскопи. Разделителната способност на микроскопа се определя като по-малкото разстояние между две малки точки върху образец, които могат да бъдат ясно разграничени. Формулата за изчисление е: D=0.61λ/NA
Във формулата: D е разделителната способност (um); λ е дължината на вълната на светлинния източник (um); NA е числовата апертура на лещата на обектива (наричана още коефициент на апертура на лещата).
От формулата може да се получи, че разделителната способност на микроскопа се определя от дължината на вълната на източника на падаща светлина и числовата апертура на съвпадащата леща на обектива. От това може да се види, че методите за подобряване на оптичната микроскопия:
1. Намалете дължината на вълната на източника на светлина.
По-късата дължина на вълната на видимата светлина е 390nm. Ако ултравиолетова светлина с тази дължина на вълната се използва като източник на светлина, разделителната способност на оптичния микроскоп може да бъде намалена до 0,2 um. Въпреки това, тъй като повечето обикновени стъклени материали абсорбират голямо количество светлина с дължини на вълните под 340n, ултравиолетовата светлина не може да формира ясно и ярко изображение след голямо количество затихване. Следователно трябва да се използват скъпи материали като кварц (който може да пропуска ултравиолетова светлина до 200 nm) и флуорит (който може да пропуска ултравиолетова светлина до 185 nm), а микроскопите с ултравиолетова светлина не могат да се наблюдават с невъоръжено око, дори под наблюдението на пробите. В съчетание с високата цена, този метод за подобряване на разделителната способност на микроскопа не се използва широко поради собствените си ограничения.
2. Увеличете цифровата апертура NA на обектива.
Числова апертура NA=n*sin(u)
Във формулата n е индексът на пречупване на средата между лещата на обектива и образеца; u е половин апертурен ъгъл на лещата на обектива. Следователно, подходящото приемане на по-голям ъгъл на отвора в оптичния дизайн или увеличаване на индекса на пречупване се превърна в обичаен метод за подобряване на разделителната способност на оптичните микроскопи. Обикновено средата на лещите на обектива с ниско увеличение, като тези под 10Х, е въздух с индекс на пречупване 1, тоест леща на обектив със суха система; средата за потапяне във вода е дестилирана вода с индекс на пречупване 1,33; средата на маслената имерсионна леща на обектива е кедрово масло или друго прозрачно масло със среден индекс на пречупване. При около 1,52 той е близък до индекса на пречупване на лещи и предметни стъкла, като маслената леща 100X на Olympus. Обективите за потапяне във вода и обективите за потапяне в масло не само имат голямо увеличение, но също така използват среда с висок индекс на пречупване, за да подобрят разделителната способност на лещата на обектива.
