Comment augmenter la résolution du microscope ?
Le microscope est l'un des principaux équipements de test, et l'indice important pour juger des performances du microscope est la résolution. La résolution fait référence à la capacité de distinguer clairement la petite distance entre deux petits points ou deux lignes. L’œil humain lui-même est un microscope. Dans des conditions d'éclairage standard, la résolution de l'œil humain à la distance de vision (reconnue internationalement comme étant de 25 cm) est d'environ 1/10 mm. Pour observer deux lignes droites, la résolution des yeux peut être améliorée car les lignes droites peuvent stimuler une série de cellules nerveuses.
La résolution de l'œil humain n'est que de 1/10 mm, de sorte que l'œil humain ne peut pas distinguer les objets inférieurs à 1/10 mm ou la distance entre deux petits objets inférieure à 1/10 mm. Ainsi est apparu d'une simple loupe macroscopique un microscope optique pour l'observation microscopique, puis un microscope électronique. La résolution du microscope est définie comme la plus petite distance entre deux petits points pouvant être clairement résolue sur un échantillon. Sa formule de calcul est : D=0.61λ/NA
Dans la formule : D est la résolution (um) ; λ est la longueur d'onde de la source lumineuse (um) ; NA est l'ouverture numérique de l'objectif (également appelée rapport d'ouverture).
On peut déduire de la formule que la résolution du microscope dépend de la longueur d'onde de la source de lumière incidente et de l'ouverture numérique de l'objectif adapté. On voit que la méthode d'amélioration du microscope optique :
1. Réduisez la longueur d’onde de la source lumineuse.
La longueur d'onde la plus courte de la lumière visible est de 390 nm. Si la lumière ultraviolette de cette longueur d'onde est utilisée comme source d'éclairage, la résolution du microscope optique peut être réduite à 0,2 um. Cependant, étant donné que le verre des matériaux les plus courants absorbe une grande quantité de lumière d’une longueur d’onde inférieure à 340 nm, la lumière ultraviolette ne peut pas former une image claire et lumineuse après une grande atténuation. Par conséquent, des matériaux coûteux tels que le quartz (qui peut traverser la lumière ultraviolette aussi basse que 200 nm) et la fluorite (qui peut traverser la lumière ultraviolette aussi basse que 185 nm) doivent être utilisés, et le microscope à lumière ultraviolette ne peut pas être observé à l'œil nu. , et même limité par l'échantillon d'observation. En plus de son coût élevé, cette méthode d'amélioration de la résolution du microscope n'est pas largement utilisée en raison de ses propres limites.
2. Augmentez l'ouverture numérique NA de l'objectif.
Ouverture numérique NA=n*sin(u)
Dans la formule, n est l'indice de réfraction du milieu entre l'objectif et l'échantillon ; u est le demi-angle d'ouverture de l'objectif. Par conséquent, l’adoption appropriée d’un angle d’ouverture plus grand en termes de conception optique ou l’augmentation de l’indice de réfraction est devenue une méthode courante pour améliorer la résolution d’un microscope optique. Généralement, le milieu des lentilles d'objectif à faible grossissement telles que celles inférieures à 10X est l'air et l'indice de réfraction est de 1, c'est-à-dire la lentille d'objectif sèche ; le milieu d'immersion dans l'eau est de l'eau distillée et son indice de réfraction est de 1,33 ; le milieu de l'objectif à immersion dans l'huile est de l'huile de cèdre ou d'autres huiles transparentes, et son indice de réfraction est généralement d'environ 1,52, ce qui est proche de l'indice de réfraction de la lentille et de la lame de verre, comme la lentille à huile Olympus 100X. 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 grâce à l'utilisation de supports à indice de réfraction élevé.
