จะปรับปรุงความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ได้อย่างไร?

กล้องจุลทรรศน์เป็นหนึ่งในอุปกรณ์หลักของอุปกรณ์ตรวจสอบ และดัชนีสำคัญในการตัดสินประสิทธิภาพของกล้องจุลทรรศน์คือความละเอียด ความละเอียดหมายถึงความสามารถในการแยกแยะจุดเล็ก ๆ สองจุดหรือระยะห่างเล็ก ๆ ระหว่างสองบรรทัดอย่างชัดเจน ตามนุษย์เองเป็นกล้องจุลทรรศน์ ภายใต้สภาพแสงมาตรฐาน ความละเอียดของดวงตามนุษย์ที่ระยะถ่ายภาพ 25 ซม. จะเท่ากับ 1/10 มม. โดยประมาณ สำหรับการสังเกตเส้นตรงสองเส้น เนื่องจากเส้นตรงสามารถกระตุ้นเซลล์ประสาทหลายชุด ความละเอียดของดวงตาจึงดีขึ้น

ความละเอียดของดวงตามนุษย์มีเพียง 1/10 มม. ดังนั้นระยะห่างระหว่างวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่า 1/10 มม. หรือวัตถุขนาดเล็กสองชิ้นที่อยู่ใกล้กว่า 1/10 มม. จึงไม่สามารถแยกแยะได้ด้วยตามนุษย์ ดังนั้นจึงมีแว่นขยายขนาดมหึมาธรรมดาสำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลสำหรับการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์แล้วจึงใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน คำจำกัดความของความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์หมายถึงระยะห่างเล็กน้อยระหว่างจุดเล็กๆ สองจุดที่สามารถแยกแยะความแตกต่างได้อย่างชัดเจนบนชิ้นงานทดสอบ สูตรการคำนวณคือ: D=0.61λ/NA โดยที่: D คือความละเอียด (um); λ คือความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสง (อืม); NA คือค่ารูรับแสงที่เป็นตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุ หรือเรียกอีกอย่างว่าอัตราส่วนรูรับแสง)

ตามสูตร ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ถูกกำหนดโดยความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสงที่ตกกระทบและรูรับแสงที่เป็นตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุที่เข้าคู่กัน จะเห็นได้ว่าวิธีการปรับปรุงกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล:

1. ลดความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสง

ความยาวคลื่นที่สั้นกว่าของแสงที่มองเห็นได้คือ 390 นาโนเมตร หากแสงอัลตราไวโอเลตของความยาวคลื่นนี้ถูกใช้เป็นแหล่งแสงสว่าง ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลจะลดลงเหลือ 0.2um อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวัสดุแก้วทั่วไปส่วนใหญ่จะดูดซับแสงจำนวนมากโดยมีความยาวคลื่นต่ำกว่า 340 นาโนเมตร แสงอัลตราไวโอเลตจึงไม่สามารถสร้างภาพที่ชัดเจนและสว่างได้หลังจากการลดทอนจำนวนมาก ดังนั้น จึงต้องใช้ควอตซ์ (ซึ่งสามารถส่งแสงอัลตราไวโอเลตได้ต่ำถึง 200 นาโนเมตร ฟลูออไรต์ (สามารถส่งแสงอัลตราไวโอเลตได้ต่ำถึง 185 นาโนเมตร และวัสดุราคาแพงอื่น ๆ ) และไม่สามารถสังเกตกล้องจุลทรรศน์อัลตราไวโอเลตด้วยตาเปล่าได้ แม้แต่ตัวอย่าง นอกจากค่าใช้จ่ายสูง วิธีการปรับปรุงความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์นี้ยังไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากข้อจำกัดของตัวเอง

2. เพิ่มรูรับแสงตัวเลข NA ของเลนส์ใกล้วัตถุ

รูรับแสงที่เป็นตัวเลข NA=n*sin(u โดยที่ n คือดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางระหว่างเลนส์ใกล้วัตถุกับชิ้นงานทดสอบ u คือครึ่งหนึ่งของมุมรูรับแสงของเลนส์ใกล้วัตถุ ดังนั้น ควรใช้มุมรูรับแสงที่ใหญ่ขึ้นอย่างเหมาะสม ในการออกแบบออปติคัล หรือการเพิ่มดัชนีการหักเหของแสงได้กลายเป็นวิธีการทั่วไปในการปรับปรุงความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล โดยทั่วไปแล้ว วัตถุประสงค์ที่ใช้พลังงานต่ำ เช่น 10X หรือน้อยกว่านั้นใช้อากาศเป็นตัวกลาง โดยมีดัชนีการหักเหของแสงเท่ากับ 1 ซึ่งเป็นแบบแห้ง เลนส์ใกล้วัตถุ ตัวกลางในการแช่น้ำคือน้ำกลั่นที่มีดัชนีการหักเหของแสง 1.33 ตัวกลางของเลนส์ใกล้วัตถุที่แช่น้ำมันคือน้ำมันซีดาร์หรือน้ำมันใสอื่นๆ และดัชนีการหักเหของแสงโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 1.52 ซึ่งใกล้เคียงกับดัชนีการหักเหของแสงของ เลนส์และกระจกสไลด์ เช่น เลนส์น้ำมัน Olympus 100X เลนส์ใกล้วัตถุที่แช่ในน้ำและเลนส์ใกล้วัตถุที่แช่น้ำมันไม่เพียงแต่มีกำลังขยายสูงเท่านั้นแต่ยังมีเนื่องจากการใช้สื่อดัชนีการหักเหของแสงสูง เลนส์ bjective ได้รับการปรับปรุง