Làm thế nào có thể tăng độ phân giải của kính hiển vi?
Kính hiển vi là một trong những thiết bị chính của thiết bị kiểm tra và chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất của kính hiển vi là độ phân giải. Độ phân giải đề cập đến khả năng phân biệt rõ ràng khoảng cách nhỏ giữa hai điểm nhỏ 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 nhìn thấy (được quốc tế công nhận là 25cm) là khoảng 1/10mm. 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 những vật nhỏ hơn 1/10mm hoặc khoảng cách giữa hai vật cực nhỏ gần hơn 1/10mm. Vì vậy đã xuất hiện từ kính lúp vĩ mô đơn giản đến kính hiển vi quang học để quan sát bằng kính hiển vi, và sau đó là kính hiển vi điện tử. Độ phân giải của kính hiển vi được định nghĩa là khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm nhỏ có thể phân giải rõ ràng trên mẫu vật. Công thức tính của nó là: D=0.61λ/NA
Trong công thức: D là độ phân giải (um); λ là bước sóng của nguồn sáng (um); NA là khẩu độ số của vật kính (còn gọi là tỷ lệ khẩu độ).
Có thể rút ra từ công thức rằng 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. Có thể thấy phương pháp cải tiến kính hiển vi quang học:
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, do thủy tinh của hầu hết các vật liệu thông thường 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 thạch anh (có thể truyền qua tia cực tím ở bước sóng thấp tới 200nm) và fluorit (có thể truyền qua tia cực tím ở bước sóng thấp tới 185nm), và không thể quan sát được bằng kính hiển vi tia cực tím bằng mắt thường. , và thậm chí bị giới hạn bởi mẫu quan sát. Ngoài giá thành cao, phương pháp nâng cao độ phân giải của kính hiển vi này không được sử dụng rộng rãi do 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 công thức, n là chiết suất của môi trường giữa vật kính và mẫu vật; u là nửa khẩu độ của thấu kính vật kính. Do đó, việc áp dụng góc khẩu độ lớn hơn một cách thích hợp về mặt thiết kế quang học hoặc tăng chỉ số khúc xạ đã trở thành phương pháp phổ biến để cải thiện độ phân giải của kính hiển vi quang học. Nói chung, môi trường của vật kính có độ phóng đại thấp như dưới 10X là không khí và chiết suất là 1, nghĩa là vật kính khô; môi trường ngâm nước là nước cất, chiết suất của nó là 1,33; vật kính ngâm trong dầu là dầu tuyết tùng hoặc các loại dầu trong suốt khác, và chiết suất của nó thường khoảng 1,52, gần với chiết suất của thấu kính và phiến kính, chẳng hạn như thấu kính dầu Olympus 100X. 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 sử dụng môi trường có chiết suất cao.
