Comment augmenter la résolution du microscope ?
L'un des principaux outils de test est le microscope, et la résolution est une mesure cruciale pour évaluer les performances de l'outil. La résolution est la capacité de discerner distinctement entre deux lignes ou petits points à courte distance. L'œil lui-même fonctionne comme un microscope. La résolution de l'œil humain à la distance de vision, qui est universellement acceptée comme étant de 25 cm, est d'environ 1/10 mm dans des conditions d'éclairage normales. Parce que les lignes droites peuvent exciter un certain nombre de cellules nerveuses, la résolution des yeux peut être augmentée tout en regardant deux lignes droites.
Étant donné que la résolution de l'œil humain n'est que de 1/10 mm, il ne peut pas discerner deux objets extrêmement petits distants de moins de 1/10 mm. Ainsi, le développement du microscope optique pour l'inspection microscopique est venu en premier, suivi du développement du microscope électronique. La distance la plus courte entre deux points minuscules qui peuvent être clairement distingués sur un spécimen est appelée la résolution du microscope. D=0.61/NA est sa formule de calcul.
Dans l'équation, D représente la résolution en um, la longueur d'onde de la source lumineuse en um et NA l'ouverture numérique de l'objectif en um (également appelée rapport d'ouverture).
La formule indique que l'ouverture numérique de l'objectif correspondant et la longueur d'onde de la source de lumière incidente déterminent la résolution du microscope. Comme on peut le voir, le microscope optique peut être amélioré par :
1. Réduisez la longueur d'onde de la source lumineuse.
La lumière visible a une longueur d'onde plus courte de 390nm. Cette longueur d'onde de la lumière ultraviolette peut dégrader la résolution du microscope optique à 0,2 µm lorsqu'il est utilisé comme source d'éclairage. Cependant, la majorité du verre des matériaux courants absorbe beaucoup de lumière avec une longueur d'onde inférieure à 340 nm, ce qui empêche la lumière UV de produire une image claire et brillante même après une atténuation importante. Étant donné que le microscope à lumière UV ne peut pas être vu avec le l'œil nu et même l'échantillon observé, des matériaux coûteux comme le quartz et la fluorite, qui peuvent traverser la lumière ultraviolette aussi bas que 185 nm et 200 nm respectivement, doivent être utilisés. Cette technique pour augmenter la résolution du microscope n'est pas fréquemment employée en raison de ses propres limites, qui sont aggravées par le coût élevé et les restrictions du microscope.
2. Augmentez l'ouverture numérique NA de l'objectif.
Ouverture numérique NA=n*sin(u)
Dans l'équation, n représente l'indice de réfraction du milieu qui se situe entre l'objectif et l'échantillon, et u l'angle de demi-ouverture de l'objectif. Pour cette raison, du point de vue de la conception optique, adopter correctement un angle d'ouverture plus grand ou augmenter l'indice de réfraction est devenu une technique populaire pour améliorer la résolution d'un microscope optique. Le support pour les lentilles d'objectif à faible grossissement, telles que celles avec grossissements en dessous de 10X, est généralement de l'air, qui a un indice de réfraction de 1, ce qui en fait un milieu sec. Le milieu d'immersion dans l'eau est de l'eau distillée, qui a un indice de réfraction de 1,33. Le support pour lentilles d'objectif à immersion dans l'huile, comme la lentille à huile 100X d'Olympus, a un indice de réfraction qui est généralement d'environ 1,52. En raison de l'utilisation d'un milieu à indice de réfraction élevé, la lentille d'objectif à immersion dans l'eau et la lentille d'objectif à immersion dans l'huile ont non seulement un grossissement élevé, mais améliorent également la résolution de la lentille d'objectif.
