שיטות לשיפור הרזולוציה של מיקרוסקופ
מיקרוסקופ הוא אחד מציוד הזיהוי העיקרי, והרזולוציה היא מדד חשוב לשפוט את הביצועים של המיקרוסקופ. רזולוציה מתייחסת ליכולת להבחין בבירור בין המרחק הקטן יותר בין שתי נקודות או שני קווים. העין האנושית עצמה היא מיקרוסקופ. בתנאי תאורה סטנדרטיים, הרזולוציה של העין האנושית במרחק הנראה (מוכר בינלאומי כ-25 ס"מ) היא בערך 1/10 מ"מ. לצורך התבוננות בשני קווים ישרים, ניתן לשפר את רזולוציית העיניים מכיוון שהקווים הישרים יכולים לעורר סדרה של תאי עצב.
הרזולוציה של העין האנושית היא רק 1/10 מ"מ, כך שהעין האנושית לא יכולה להבחין בין עצם הקטן מ-1/10 מ"מ או שני עצמים זעירים קרובים מ-1/10 מ"מ. לכן, מזכוכית מגדלת מאקרו פשוטה למיקרוסקופ אופטי לתצפית מיקרוסקופית, ואז הופיע מיקרוסקופ אלקטרונים. ההגדרה של רזולוציית מיקרוסקופ מתייחסת למרחק הקטן בין שתי נקודות קטנות שניתן להבחין בבירור על הדגימה. נוסחת החישוב היא: d=0.61λ/na.
איפה: d היא הרזולוציה (אום); λ הוא אורך הגל של מקור האור (אום); NA הוא הצמצם המספרי (נקרא גם יחס צמצם) של עדשת המטרה.
לפי הנוסחה, הרזולוציה של המיקרוסקופ תלויה באורך הגל של מקור האור הנכנס ובצמצם המספרי של עדשת האובייקטיב התואמת. לכן, השיטות לשיפור המיקרוסקופ האופטי הן כדלקמן:
1. הפחת את אורך הגל של מקור האור.
אורך הגל הקצר יותר של האור הנראה הוא 390nm. אם אור אולטרה סגול עם אורך גל זה משמש כמקור תאורה, ניתן להפחית את הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי ל-0.2um. עם זאת, מכיוון שרוב חומרי הזכוכית הרגילים יספגו כמות גדולה של אור עם אורך גל מתחת ל-340nm, אור אולטרה סגול לא יכול ליצור תמונה ברורה ובהירה לאחר כמות גדולה של הנחתה. לכן, יש להשתמש בחומרים יקרים כגון Shi Ying (שיכול להעביר אור אולטרה סגול עד 200 ננומטר) ופלואוספאר (שיכול להעביר אור אולטרה סגול עד 185 ננומטר), ואי אפשר לראות את המיקרוסקופ האולטרה סגול בעיניים בלתי מזוינת, אפילו מוגבל על ידי הדגימות שנצפו, בתוספת העלות היקרה, כך שדרך זו לשיפור הרזולוציה של המיקרוסקופ אינה בשימוש נרחב בגלל המגבלות שלה.
2. הגדל את הצמצם המספרי NA של עדשת האובייקטיב.
צמצם מספרי NA=n*sin(u)
כאשר n הוא מקדם השבירה של המדיום בין עדשת המטרה לדגימה; U היא חצי זווית הצמצם של עדשת האובייקטיב. לכן, זוהי שיטה נפוצה לשפר את הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי על ידי אימוץ זווית צמצם גדולה יותר או הגדלת מקדם השבירה בתכנון אופטי. בדרך כלל, המדיום של עדשת אובייקטיבית בעלת הספק נמוך, כמו מתחת ל-10X, הוא אוויר עם מקדם שבירה של 1, כלומר, עדשת אובייקטיבית יבשה; מצע הטבילה הוא מים מזוקקים עם מקדם שבירה של 1.33; המדיום של עדשות אובייקטיביות טבולות בשמן הוא זפת ריחנית או שמן שקוף אחר, ומקדם השבירה שלה הוא בדרך כלל סביב 1.52, שהוא קרוב למקדם השבירה של העדשה והשקופית, כמו מראת שמן של 100X של אולימפוס. לעדשת אובייקט טבילת המים ועדשת אובייקט טבילת השמן יש לא רק הגדלה גבוהה, אלא גם משפרות את הרזולוציה של עדשת האובייקט בגלל המדיום בעל מקדם השבירה הגבוה.
