כיצד לשפר את הרזולוציה של המיקרוסקופ?
מיקרוסקופ הוא אחד הציוד העיקרי של ציוד בדיקה, והמדד החשוב לשפוט את ביצועי המיקרוסקופ הוא הרזולוציה. רזולוציה מתייחסת ליכולת להבחין בבירור בין שתי נקודות קטנות או מרחקים קטנים בין שני קווים. העין האנושית עצמה היא מיקרוסקופ. בתנאי תאורה סטנדרטיים, הרזולוציה של העין האנושית במרחק הצילום (25 ס"מ מוכרים בינלאומית) שווה בערך ל-1/10 מ"מ. לצפייה בשני קווים ישרים, ניתן לשפר את רזולוציית העין גם מכיוון שהקו הישר מעורר סדרה של תאי עצב.
הרזולוציה של העין האנושית היא רק 1/10 מ"מ, כך שהמרחק בין עצם קטן מ-1/10 מ"מ או שני עצמים זעירים קרובים מ-1/10 מ"מ לא ניתן להבחין בעין האנושית. אז הופיע מזכוכית מגדלת מקרוסקופית פשוטה למיקרוסקופ אופטי לתצפית מיקרוסקופית, ולאחר מכן מיקרוסקופ אלקטרונים. ההגדרה של רזולוציית מיקרוסקופ היא המרחק הקטן בין שתי נקודות קטנות שניתן לפתור בבירור על דגימה. נוסחת החישוב שלו היא: D=0.61λ/NA
בנוסחה: D הוא הרזולוציה (אום); λ הוא אורך הגל של מקור האור (אום); NA הוא הצמצם המספרי (נקרא גם צמצם העדשה) של עדשת האובייקטיב.
ניתן לקבל מהנוסחה שהרזולוציה של המיקרוסקופ נקבעת על פי אורך הגל של מקור האור הנכנס והצמצם המספרי של עדשת האובייקטיב התואמת. ניתן לראות כי השיטה לשיפור המיקרוסקופ האופטי:
1. הקטינו את אורך הגל של מקור האור.
אורך הגל הקצר יותר של האור הנראה הוא 390nm. אם האור האולטרה סגול של אורך גל זה משמש כמקור אור תאורה, ניתן להפחית את הרזולוציה של המיקרוסקופ האופטי ל-0.2um. עם זאת, מכיוון שרוב החומרים הנפוצים של זכוכית סופגים כמות גדולה של אור עם אורכי גל מתחת ל-340 ננומטר, אור אולטרה סגול אינו יכול ליצור תמונה ברורה ובהירה לאחר הנחתה רבה. לכן, יש להשתמש בחומרים יקרים כמו קוורץ (שיכול להעביר אור אולטרה סגול עד 200 ננומטר) ופלואוריט (שיכול להעביר אור אולטרה סגול עד 185 ננומטר), ולא ניתן לצפות במיקרוסקופים של אור אולטרה סגול בעין בלתי מזוינת, אפילו הדגימות שנצפו המגבלה של , יחד עם העלות הגבוהה, כך שדרך זו לשיפור רזולוציית המיקרוסקופ אינה בשימוש נרחב בשל המגבלות שלה.
2. הגדל את הצמצם המספרי NA של עדשת האובייקטיב.
צמצם מספרי NA=n*sin(u)
בנוסחה, n הוא מקדם השבירה של המדיום בין עדשת האובייקטיב לדגימה; u הוא חצי זווית הצמצם של עדשת האובייקטיב. לכן, מנקודת המבט של עיצוב אופטי, שימוש מתאים בזווית צמצם גדולה יותר, או הגדלת מקדם השבירה, הפך לשיטה נפוצה לשיפור הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי. בדרך כלל, עדשת אובייקטיבית בהגדלה נמוכה, כגון מתחת ל-10X, משתמשת באוויר כמדיום, עם מקדם שבירה של 1, כלומר, עדשת אובייקטיבית יבשה; מצע הטבילה במים הוא מים מזוקקים, ומקדם השבירה שלו הוא 1.33; עדשת המטרה לטבילת שמן היא שמן ארז או שמן שקוף אחר, ומקדם השבירה שלה הוא בדרך כלל בסביבות 1.52, היא קרובה למקדם השבירה של עדשות ושקופיות זכוכית, כמו עדשת השמן 100X של אולימפוס. מטרות טבילה במים ומטרות טבילת שמן לא רק בעלות הגדלה גבוהה, אלא גם משפרים את הרזולוציה של המטרה בשל השימוש באמצעי מקדם שבירה גבוה
