Какви техники могат да се използват за увеличаване на разделителната способност на микроскопа?
Един от основните инструменти за тестване е микроскопът, а разделителната способност е решаващ показател за оценка на ефективността на инструмента. Разделителната способност е способността да се различават ясно между две линии или малки точки от близко разстояние. Самото око функционира като микроскоп. Разделителната способност на човешкото око на зрително разстояние, което е общоприето да бъде 25 см, е около 1/10 мм при нормални условия на осветление. Тъй като правите линии могат да възбудят редица нервни клетки, разделителната способност на очите може да се увеличи, докато гледате две прави линии.
Тъй като разделителната способност на човешкото око е само 1/10 mm, то не може да различи два изключително малки обекта, които са на разстояние по-малко от 1/10 mm. Така че на първо място е развитието на оптичния микроскоп за микроскопско изследване, последвано от развитието на електронния микроскоп. Най-късото разстояние между две малки петна, които могат да бъдат ясно разграничени върху образеца, се нарича разделителна способност на микроскопа. D=0.61/NA е неговата формула за изчисление.
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 съотношение на апертурата).
От формулата може да се получи, че разделителната способност на микроскопа зависи от дължината на вълната на източника на падаща светлина и числовата апертура на съгласуваната леща на обектива. Може да се види, че методът за подобряване на оптичния микроскоп:
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 стъклото от най-често срещаните материали абсорбира голямо количество светлина с дължина на вълната под 340 nm, 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 премине през ултравиолетова светлина до 200 nm) и флуорит (който може да премине през ултравиолетова светлина до 185 nm), а микроскопът с ултравиолетова светлина не може да се наблюдава с просто око , и дори наблюдаваната проба. Поради ограниченията на микроскопа, съчетани 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 коефициентът на пречупване на средата между лещата на обектива и образеца; u е ъгълът на половин апертура на лещата на обектива. Следователно, от гледна точка на оптичния дизайн, подходящото приемане на по-голям ъгъл на отвора или увеличаване на индекса на пречупване се превърна в обичаен метод за подобряване на разделителната способност на оптичен микроскоп. Обикновено средата на обектива с ниско увеличение, като например под 10X, е въздух и неговият индекс на пречупване е 1, тоест суха леща на обектива; средата на потапяне във вода е дестилирана вода, а нейният индекс на пречупване е 1,33; средата на обектива с потапяне в масло е кедрово масло или друго прозрачно масло, неговият индекс на пречупване е среден около 1,52, близък до индекса на пречупване на лещата и предметното стъкло, като 100X маслената леща на Olympus. Потопяемият във вода обектив и масленият обектив имат не само голямо увеличение, но и подобряват разделителната способност на обектива поради използването на среди с висок индекс на пречупване.
