Mikroskobun çözünürlüğü nasıl arttırılabilir?
Birincil test araçlarından biri mikroskoptur ve çözünürlük, aracın performansını değerlendirmek için çok önemli bir ölçüdür. Çözünürlük, yakın mesafeden iki çizgiyi veya küçük noktaları belirgin şekilde ayırt etme kapasitesidir. Gözün kendisi bir mikroskop görevi görür. İnsan gözünün evrensel olarak 25 cm olarak kabul edilen görüş mesafesindeki çözünürlüğü, normal aydınlatma koşullarında 1/10 mm civarındadır. Düz çizgiler bir dizi sinir hücresini uyarabileceğinden, iki düz çizgiyi izlerken gözlerin çözünürlüğü artabilir.
İnsan gözünün çözünürlüğü yalnızca 1/10 mm olduğundan, birbirinden 1/10 mm'den daha yakın olan çok küçük iki nesneyi ayırt edemez. Böylece mikroskobik inceleme için optik mikroskobun gelişimi önce geldi, ardından elektron mikroskobunun gelişimi geldi. Bir numune üzerinde açıkça ayırt edilebilen iki küçük nokta arasındaki en kısa mesafeye mikroskop çözünürlüğü denir. D=0.61/NA, hesaplama formülüdür.
Denklemde D, um cinsinden çözünürlüğü, um cinsinden ışık kaynağının dalga boyunu ve NA, objektif merceğin um cinsinden sayısal açıklığını (apertür oranı olarak da adlandırılır) temsil eder.
Formül, eşleşen objektif merceğin sayısal açıklığının ve gelen ışık kaynağının dalga boyunun mikroskobun çözünürlüğünü belirlediğini gösterir. Görülebileceği gibi, optik mikroskop şu şekilde geliştirilebilir:
1. Işık kaynağının dalga boyunu azaltın.
Görünür ışık 390nm'lik daha kısa bir dalga boyuna sahiptir. Ultraviyole ışığın bu dalga boyu, aydınlatma kaynağı olarak kullanıldığında optik mikroskobun çözünürlüğünü 0,2 um'ye düşürebilir. Bununla birlikte, yaygın kullanılan cam malzemelerin çoğu, dalga boyu 340 nm'nin altında olan çok miktarda ışığı emer ve bu da, önemli ölçüde zayıflamadan sonra bile UV ışığının net ve parlak bir görüntü üretmesini imkansız hale getirir. çıplak gözle ve hatta gözlemlenen numunede, sırasıyla 185nm ve 200nm kadar düşük ultraviyole ışıktan geçebilen kuvars ve florit gibi pahalı malzemeler kullanılmalıdır. Mikroskobun çözünürlüğünü artırmaya yönelik bu teknik, mikroskobun yüksek maliyeti ve kısıtlamaları ile birleşen kendi sınırları nedeniyle sıklıkla kullanılmaz.
2. Objektif merceğin sayısal açıklığını NA artırın.
Sayısal açıklık NA=n*sin(u)
Denklemde n, ortamın objektif lens ile numune arasında bulunan kırılma indisini ve u objektif lensin yarı açıklık açısını temsil eder. Bu nedenle, optik tasarım açısından, daha büyük bir açıklık açısını doğru bir şekilde benimsemek veya kırılma indeksini artırmak, bir optik mikroskobun çözünürlüğünü artırmak için popüler bir teknik olarak ortaya çıkmıştır. Büyütme özelliğine sahip olanlar gibi düşük büyütme oranlı objektif lensler için ortam 10X'in altında, tipik olarak havadır ve kırılma indisi 1'dir, bu da onu kuru bir ortam yapar. Suya daldırma ortamı, kırılma indeksi 1.33 olan damıtılmış sudur. Olympus'un 100X yağ merceği gibi yağa daldırmalı objektif mercekleri için ortam, genellikle 1,52 civarında bir kırılma indeksine sahiptir. Yüksek kırılma indeksli ortamın kullanılması nedeniyle, suya daldırma objektif lensi ve yağa daldırma objektif lensi yalnızca yüksek büyütmeye sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda objektif merceğin çözünürlüğünü de arttırır.
