Hur kan mikroskopets upplösning ökas?
Ett av de primära testverktygen är mikroskopet, och upplösning är ett avgörande mått för att bedöma verktygets prestanda. Upplösning är förmågan att skilja mellan två linjer eller små punkter på nära håll. Själva ögat fungerar som ett mikroskop. Upplösningen för det mänskliga ögat på synavstånd, som är allmänt accepterad att vara 25 cm, är cirka 1/10 mm under normala ljusförhållanden. Eftersom raka linjer kan excitera ett antal nervceller, kan ögonens upplösning ökas när man tittar på två raka linjer.
Eftersom det mänskliga ögats upplösning bara är 1/10 mm kan det inte skilja mellan två extremt små föremål som är närmare än 1/10 mm från varandra. Så utvecklingen av det optiska mikroskopet för mikroskopisk inspektion kom först, följt av utvecklingen av elektronmikroskopet. Det kortaste avståndet mellan två små fläckar som tydligt kan urskiljas på ett prov kallas mikroskopupplösningen. D=0.61/NA är dess beräkningsformel.
I ekvationen står D för upplösning i um, för ljuskällans våglängd i um, och NA för objektivlinsens numeriska bländare i um (även kallat bländarförhållande).
Formeln indikerar att den numeriska bländaren för den matchande objektivlinsen och våglängden för den infallande ljuskällan bestämmer mikroskopets upplösning. Som kan ses kan det optiska mikroskopet förbättras genom:
1. Minska ljuskällans våglängd.
Synligt ljus har en kortare våglängd på 390nm. Denna våglängd av ultraviolett ljus kan försämra det optiska mikroskopets upplösning till 0,2um när det används som belysningskälla. De flesta vanliga materialglas absorberar dock mycket ljus med en våglängd under 340 nm, vilket gör det omöjligt för UV-ljus att producera en klar och lysande bild även efter betydande dämpning. Eftersom UV-ljusmikroskopet inte kan ses med med blotta ögat och till och med det observerade provet måste dyra material som kvarts och fluorit, som kan passera genom ultraviolett ljus så lågt som 185nm respektive 200nm, användas. Denna teknik för att öka mikroskopets upplösning används inte ofta på grund av dess egna gränser, som förvärras av mikroskopets höga kostnad och begränsningar.
2. Öka den numeriska bländaren NA för objektivlinsen.
Numerisk bländare NA=n*sin(u)
I ekvationen står n för mediets brytningsindex som ligger mellan objektivlinsen och preparatet, och u för objektivlinsens halva bländarvinkel. På grund av detta, ur optisk designsynpunkt, har korrekt antagande av en större bländarvinkel eller ökning av brytningsindex framstått som en populär teknik för att förbättra upplösningen hos ett optiskt mikroskop. Mediet för objektiv med låg förstoring, till exempel de med förstoringar under 10X, är vanligtvis luft, som har ett brytningsindex på 1, vilket gör det till ett torrt medium. Mediet för nedsänkning i vatten är destillerat vatten, som har ett brytningsindex på 1,33. Mediet för oljesänkningsobjektiv, som 100X oljelinsen från Olympus, har ett brytningsindex som i allmänhet är runt 1,52. På grund av användningen av medium med högt brytningsindex har vattensänkningsobjektivet och oljesänkningsobjektivet inte bara hög förstoring utan förbättrar också objektivets upplösning.
