Kako se može povećati rezolucija mikroskopa?
Jedan od primarnih alata za testiranje je mikroskop, a rezolucija je ključna metrika za procjenu performansi alata. Rezolucija je sposobnost da se jasno razaznaju dvije linije ili male tačke na bliskoj udaljenosti. Samo oko funkcioniše kao mikroskop. Rezolucija ljudskog oka na udaljenosti vida, koja je univerzalno prihvaćena da iznosi 25 cm, je oko 1/10 mm pod normalnim svjetlosnim okolnostima. Budući da ravne linije mogu potaknuti brojne nervne ćelije, rezolucija očiju može se povećati dok gledate dvije ravne linije.
Pošto je rezolucija ljudskog oka samo 1/10 mm, ono ne može razlikovati dva ekstremno mala objekta koji su međusobno udaljeni manje od 1/10 mm. Dakle, prvi je došao razvoj optičkog mikroskopa za mikroskopsku inspekciju, a potom i razvoj elektronskog mikroskopa. Najkraća udaljenost između dvije male tačke koje se mogu jasno razlikovati na uzorku naziva se rezolucijom mikroskopa. D=0.61/NA je njegova formula za izračunavanje.
U jednačini, D označava rezoluciju u um, za talasnu dužinu izvora svjetlosti u um, a NA za numerički otvor objektiva u um (koji se također naziva omjer otvora blende).
Formula pokazuje da numerički otvor odgovarajućeg objektiva i talasna dužina izvora upadne svetlosti određuju rezoluciju mikroskopa. Kao što se može vidjeti, optički mikroskop se može poboljšati:
1. Smanjite talasnu dužinu izvora svetlosti.
Vidljiva svjetlost ima kraću talasnu dužinu od 390nm. Ova talasna dužina ultraljubičastog svetla može da degradira rezoluciju optičkog mikroskopa na 0,2 um kada se koristi kao izvor osvetljenja. Većina uobičajenih materijala od stakla, međutim, apsorbira mnogo svjetlosti s talasnom dužinom ispod 340 nm, što onemogućava UV svjetlost da proizvede jasnu i briljantnu sliku čak i nakon značajnog slabljenja. Budući da se UV svjetlosni mikroskop ne može vidjeti sa golim okom, pa čak i posmatranim uzorkom, moraju se koristiti skupi materijali poput kvarca i fluorita, koji mogu proći kroz ultraljubičasto svjetlo od čak 185 nm, odnosno 200 nm. Ova tehnika za povećanje rezolucije mikroskopa se ne koristi često zbog vlastitih ograničenja, koja su otežana visokom cijenom i ograničenjima mikroskopa.
2. Povećajte numerički otvor NA objektiva.
Numerički otvor NA=n*sin(u)
U jednadžbi, n predstavlja indeks prelamanja medija koji se nalazi između sočiva objektiva i uzorka, a u za ugao poluotvora sočiva objektiva. Zbog toga se, sa stanovišta optičkog dizajna, pravilno usvajanje većeg ugla otvora blende ili povećanje indeksa prelamanja pojavilo kao popularna tehnika za poboljšanje rezolucije optičkog mikroskopa. Medij za objektive sa malim uvećanjem, kao što su oni sa uvećanjima ispod 10X, tipično je vazduh, koji ima indeks prelamanja 1, što ga čini suvim medijumom. Medij za uranjanje u vodu je destilovana voda, koja ima indeks prelamanja 1,33. Medij za sočiva objektiva sa uranjanjem u ulje, kao što je 100X uljana sočiva iz Olympusa, ima indeks prelamanja koji je općenito oko 1,52. Zbog upotrebe medija visokog indeksa prelamanja, sočivo objektiva sa uranjanjem u vodu i sočivo objektiva sa uranjanjem u ulje ne samo da imaju veliko povećanje već i poboljšavaju rezoluciju objektiva.
