Com es pot augmentar la resolució del microscopi?
Una de les eines de prova principals és el microscopi, i la resolució és una mètrica crucial per avaluar el rendiment de l'eina. La resolució és la capacitat de discernir entre dues línies o punts petits clarament a poca distància. El mateix ull funciona com un microscopi. La resolució de l'ull humà a la distància de visió, que s'accepta universalment que és de 25 cm, és d'uns 1/10 mm en circumstàncies d'il·luminació normals. Com que les línies rectes poden excitar una sèrie de cèl·lules nervioses, la resolució dels ulls es pot augmentar mentre observeu dues línies rectes.
Com que la resolució de l'ull humà és només d'1/10 mm, no pot discernir entre dos objectes extremadament petits que es troben a menys d'1/10 mm entre ells. Així doncs, el desenvolupament del microscopi òptic per a la inspecció microscòpica va ser primer, seguit del desenvolupament del microscopi electrònic. La distància més curta entre dues petites taques que es poden distingir clarament en una mostra es coneix com a resolució del microscopi. D=0.61/NA és la seva fórmula de càlcul.
A l'equació, D significa resolució en um, per a la longitud d'ona de la font de llum en um, i NA per a l'obertura numèrica de la lent objectiu en um (també anomenada relació d'obertura).
La fórmula indica que l'obertura numèrica de la lent de l'objectiu coincident i la longitud d'ona de la font de llum incident determinen la resolució del microscopi. Com es pot veure, el microscopi òptic es pot millorar mitjançant:
1. Reduir la longitud d'ona de la font de llum.
La llum visible té una longitud d'ona més curta de 390nm. Aquesta longitud d'ona de la llum ultraviolada pot degradar la resolució del microscopi òptic a 0,2 um quan s'utilitza com a font d'il·luminació. La majoria del vidre dels materials comuns, però, absorbeix molta llum amb una longitud d'ona inferior a 340 nm, cosa que fa impossible que la llum UV produeixi una imatge clara i brillant fins i tot després d'una atenuació significativa. Atès que el microscopi de llum UV no es pot veure amb el A ull nu i fins i tot la mostra observada, s'han d'utilitzar materials cars com el quars i la fluorita, que poden passar a través de la llum ultraviolada fins a 185 nm i 200 nm respectivament. Aquesta tècnica per augmentar la resolució del microscopi no s'utilitza amb freqüència a causa dels seus propis límits, que s'agreguen per l'alt cost i les restriccions del microscopi.
2. Augmenteu l'obertura numèrica NA de la lent de l'objectiu.
Apertura numèrica NA=n*sin(u)
A l'equació, n representa l'índex de refracció del medi que es troba entre la lent objectiu i la mostra, i u l'angle de mitja obertura de la lent objectiu. Per això, des del punt de vista del disseny òptic, adoptar correctament un angle d'obertura més gran o augmentar l'índex de refracció s'ha convertit en una tècnica popular per millorar la resolució d'un microscopi òptic. per sota de 10X, normalment és aire, que té un índex de refracció d'1, el que el converteix en un medi sec. El medi per a la immersió en aigua és l'aigua destil·lada, que té un índex de refracció d'1,33. El mitjà per a les lents d'objectiu d'immersió en oli, com ara la lent d'oli 100X d'Olympus, té un índex de refracció que és generalment al voltant d'1,52. A causa de l'ús d'un mitjà d'índex de refracció alt, la lent de l'objectiu d'immersió en aigua i la lent d'objectiu d'immersió en oli no només tenen un gran augment, sinó que també milloren la resolució de la lent de l'objectiu.
