Wie kann die Auflösung des Mikroskops erhöht werden?
Eines der wichtigsten Testwerkzeuge ist das Mikroskop, und die Auflösung ist ein entscheidender Maßstab für die Beurteilung der Leistung des Werkzeugs. Unter Auflösung versteht man die Fähigkeit, aus nächster Nähe deutlich zwischen zwei Linien oder kleinen Punkten zu unterscheiden. Das Auge selbst fungiert als Mikroskop. Die Auflösung des menschlichen Auges bei einer Sehentfernung, die allgemein mit 25 cm angenommen wird, beträgt unter normalen Lichtverhältnissen etwa 1/10 mm. Da gerade Linien eine Vielzahl von Nervenzellen erregen können, kann die Auflösung der Augen beim Betrachten zweier gerader Linien erhöht werden.
Da die Auflösung des menschlichen Auges nur 1/10 mm beträgt, kann es nicht zwischen zwei extrem kleinen Objekten unterscheiden, die näher als 1/10 mm voneinander entfernt sind. Die Entwicklung des optischen Mikroskops zur mikroskopischen Untersuchung stand also an erster Stelle, gefolgt von der Entwicklung des Elektronenmikroskops. Als Mikroskopauflösung bezeichnet man den kürzesten Abstand zwischen zwei winzigen Punkten, der auf einer Probe deutlich erkennbar ist. D=0.61/NA ist seine Berechnungsformel.
In der Gleichung steht D für die Auflösung in µm, für die Wellenlänge der Lichtquelle in µm und NA für die numerische Apertur der Objektivlinse in µm (auch Aperturverhältnis genannt).
Die Formel besagt, dass die numerische Apertur des passenden Objektivs und die Wellenlänge der einfallenden Lichtquelle die Auflösung des Mikroskops bestimmen. Wie man sieht, kann das optische Mikroskop verbessert werden durch:
1. Reduzieren Sie die Wellenlänge der Lichtquelle.
Sichtbares Licht hat eine kürzere Wellenlänge von 390nm. Diese Wellenlänge des ultravioletten Lichts kann die Auflösung des optischen Mikroskops auf 0,2 µm verschlechtern, wenn es als Beleuchtungsquelle verwendet wird. Das Glas der meisten gängigen Materialien absorbiert jedoch viel Licht mit einer Wellenlänge unter 340 nm, sodass UV-Licht auch nach erheblicher Abschwächung kein klares und brillantes Bild erzeugen kann. Da das UV-Lichtmikroskop mit dem nicht sichtbar ist Um das bloße Auge und sogar die beobachtete Probe untersuchen zu können, müssen teure Materialien wie Quarz und Fluorit verwendet werden, die ultraviolettes Licht von nur 185 nm bzw. 200 nm durchlassen können. Diese Technik zur Erhöhung der Auflösung des Mikroskops wird aufgrund ihrer eigenen Grenzen, zu denen noch die hohen Kosten und Einschränkungen des Mikroskops hinzukommen, nicht häufig eingesetzt.
2. Erhöhen Sie die numerische Apertur NA der Objektivlinse.
Numerische Apertur NA=n*sin(u)
In der Gleichung steht n für den Brechungsindex des Mediums, das zwischen Objektiv und Probe liegt, und u für den halben Öffnungswinkel der Objektivlinse. Aus diesem Grund hat sich aus Sicht des optischen Designs die korrekte Einstellung eines größeren Öffnungswinkels oder die Erhöhung des Brechungsindex als beliebte Technik zur Verbesserung der Auflösung eines optischen Mikroskops herausgestellt. Das Medium für Objektivlinsen mit geringer Vergrößerung, beispielsweise solchen mit Vergrößerungen unter 10X ist typischerweise Luft, die einen Brechungsindex von 1 hat und somit ein trockenes Medium ist. Das Medium für die Wasserimmersion ist destilliertes Wasser mit einem Brechungsindex von 1,33. Das Medium für Ölimmersionsobjektive, wie zum Beispiel das 100X-Ölobjektiv von Olympus, hat einen Brechungsindex, der im Allgemeinen bei etwa 1,52 liegt. Aufgrund der Verwendung eines Mediums mit hohem Brechungsindex verfügen das Wasserimmersionsobjektiv und das Ölimmersionsobjektiv nicht nur über eine hohe Vergrößerung, sondern verbessern auch die Auflösung des Objektivs.
