Как може да се увеличи 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.
В уравнението D означава разделителна способност в um, за дължина на вълната на светлинния източник в um, а NA за цифрова апертура на обектива в um (наричана още коефициент на апертура).
Формулата показва, че числовата апертура на съвпадащата леща на обектива и дължината на вълната на източника на падаща светлина определят разделителната способност на микроскопа. Както може да се види, оптичният микроскоп може да бъде подобрен чрез:
1. Намалете дължината на вълната на източника на светлина.
Видимата светлина има по-къса дължина на вълната от 390nm. Тази дължина на вълната на ултравиолетовата светлина може да влоши разделителната способност на оптичния микроскоп до 0,2 um, когато се използва като източник на светлина. По-голямата част от стъклото от обикновени материали обаче абсорбира много светлина с дължина на вълната под 340 nm, което прави невъзможно ултравиолетовата светлина да произведе ясно и блестящо изображение дори след значително затихване. Тъй като микроскопът с ултравиолетова светлина не може да се види с Невъоръжено око и дори наблюдаваната проба, трябва да се използват скъпи материали като кварц и флуорит, които могат да преминат през ултравиолетова светлина съответно до 185 nm и 200 nm. Тази техника за увеличаване на разделителната способност на микроскопа не се използва често поради собствените си ограничения, които се усложняват от високата цена и ограниченията на микроскопа.
2. Увеличете цифровата апертура NA на обектива.
Числова апертура NA=n*sin(u)
В уравнението n означава коефициентът на пречупване на средата, който се намира между лещата на обектива и образеца, и u за ъгъла на полуапертурата на лещата на обектива. Поради това, от гледна точка на оптичния дизайн, правилното приемане на по-голям ъгъл на отвора или увеличаване на индекса на пречупване се очертава като популярна техника за подобряване на разделителната способност на оптичния микроскоп. Средата за обективни лещи с ниско увеличение, като тези с увеличения под 10X, обикновено е въздух, който има индекс на пречупване 1, което го прави суха среда. Средата за потапяне във вода е дестилирана вода, която има индекс на пречупване 1,33. Средата за маслени имерсионни обективи, като 100X маслена леща от Olympus, има индекс на пречупване, който обикновено е около 1,52. Благодарение на използването на среда с висок коефициент на пречупване, водопотопяемите обективи и маслените обективи не само имат голямо увеличение, но и подобряват разделителната способност на обектива.
