Các phương pháp nâng cao độ phân giải của kính hiển vi
Kính hiển vi là một trong những thiết bị phát hiện chính và độ phân giải là chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất của kính hiển vi. Độ phân giải đề cập đến khả năng phân biệt rõ ràng khoảng cách nhỏ hơn giữa hai dấu chấm hoặc hai đường thẳng. Bản thân mắt người là một chiếc kính hiển vi. Trong điều kiện ánh sáng tiêu chuẩn, độ phân giải của mắt người ở khoảng cách rõ ràng (được quốc tế công nhận là 25cm) là khoảng 1/10 mm. Để quan sát hai đường thẳng, độ phân giải của mắt có thể được cải thiện vì các đường thẳng có thể kích thích một loạt tế bào thần kinh.
Độ phân giải của mắt người chỉ là 1/10mm nên mắt người không thể phân biệt được khoảng cách giữa một vật nhỏ hơn 1/10 mm hoặc hai vật cực nhỏ ở gần hơn 1/10 mm. Vì vậy, từ kính lúp vĩ mô đơn giản đến kính hiển vi quang học để quan sát bằng kính hiển vi, rồi đến kính hiển vi điện tử xuất hiện. Định nghĩa độ phân giải của kính hiển vi đề cập đến khoảng cách nhỏ giữa hai điểm nhỏ có thể phân biệt rõ ràng trên mẫu vật. Công thức tính là: d=0.61λ/na.
Trong đó: d là độ phân giải (um); λ là bước sóng của nguồn sáng (um); NA là khẩu độ số (còn gọi là tỷ lệ khẩu độ) của vật kính.
Theo công thức, độ phân giải của kính hiển vi phụ thuộc vào bước sóng của nguồn sáng tới và khẩu độ số của vật kính phù hợp. Vì vậy, các phương pháp cải tiến kính hiển vi quang học như sau:
1. Giảm bước sóng của nguồn sáng.
Bước sóng ngắn hơn của ánh sáng khả kiến là 390nm. Nếu sử dụng ánh sáng cực tím có bước sóng này làm nguồn chiếu sáng thì độ phân giải của kính hiển vi quang học có thể giảm xuống còn 0,2um. Tuy nhiên, vì hầu hết các vật liệu thủy tinh thông thường sẽ hấp thụ một lượng lớn ánh sáng có bước sóng dưới 340nm nên tia cực tím không thể tạo thành hình ảnh rõ và sáng sau một lượng suy giảm lớn. Do đó, phải sử dụng các vật liệu đắt tiền như Shi Ying (có thể truyền ánh sáng cực tím ở bước sóng thấp tới 200nm) và fluorit (có thể truyền ánh sáng cực tím ở bước sóng thấp tới 185nm), và không thể quan sát được bằng kính hiển vi tia cực tím bằng mắt thường, thậm chí còn bị hạn chế bởi mẫu quan sát được, cộng với chi phí đắt đỏ nên cách cải thiện độ phân giải của kính hiển vi này không được sử dụng rộng rãi vì những hạn chế riêng của nó.
2. Tăng khẩu độ số NA của thấu kính vật kính.
Khẩu độ số NA=n*sin(u)
Trong đó n là chiết suất của môi trường giữa vật kính và mẫu vật; U là nửa khẩu độ của vật kính. Do đó, phương pháp phổ biến để cải thiện độ phân giải của kính hiển vi quang học bằng cách sử dụng góc khẩu độ lớn hơn hoặc tăng chỉ số khúc xạ trong thiết kế quang học. Nói chung, môi trường của vật kính công suất thấp, chẳng hạn như dưới 10X, là không khí có chiết suất bằng 1, nghĩa là vật kính khô; Môi trường ngâm là nước cất có chiết suất 1,33; Môi trường của vật kính ngâm trong dầu là nhựa thơm hoặc dầu trong suốt khác, và chiết suất của nó thường khoảng 1,52, gần với chiết suất của thấu kính và slide, chẳng hạn như gương dầu 100X của Olympus. Vật kính ngâm trong nước và vật kính ngâm trong dầu không chỉ có độ phóng đại cao mà còn cải thiện độ phân giải của vật kính do môi trường có chiết suất cao.
