현미경의 분해능을 향상시키는 방법은 무엇입니까?
현미경은 검사 장비의 주요 장비 중 하나이며, 현미경의 성능을 평가하는 중요한 지표는 해상도입니다. 분해능이란 두 개의 작은 점이나 두 선 사이의 더 작은 거리를 명확하게 구분하는 능력을 말합니다. 인간의 눈 자체는 현미경이며, 표준 조명 조건에서 밝은 거리(국제적으로 25cm로 인정됨)에서 인간 눈의 해상도는 약 1/10mm입니다. 두 개의 직선을 관찰할 때 일련의 신경세포를 자극하면 눈의 해상도가 향상될 수 있습니다.
인간의 눈의 해상도는 1/10mm에 불과하므로 1/10mm보다 작은 물체 또는 1/10mm보다 가까운 두 개의 작은 물체 사이의 거리는 인간의 눈으로 구별할 수 없습니다. 따라서 단순한 거시적 확대경에서 미시 관찰 광학현미경으로, 이어서 전자현미경으로 전환이 이루어졌습니다. 현미경의 분해능 정의는 표본에서 명확하게 구별될 수 있는 두 개의 작은 점 사이의 더 작은 거리를 나타냅니다.
계산식은 다음과 같습니다. D=0.61 λ/ NA
공식에서 D는 분해능(um)을 나타냅니다. λ는 광원의 파장(um)입니다. NA는 대물렌즈의 개구수(개구율이라고도 함)입니다.
공식에 따르면 현미경의 분해능은 입사 광원의 파장과 일치하는 대물렌즈의 개구수에 따라 달라집니다. 이를 통해 광학현미경을 개선하는 방법은 다음과 같다는 것을 알 수 있다.
1. 광원의 파장을 줄입니다.
가시광선의 파장은 390nm로 더 짧습니다. 이 파장의 자외선을 조명광원으로 사용하면 광학현미경의 분해능을 0.2um까지 줄일 수 있다. 그러나 대부분의 일반 유리 소재는 340nm 이하 파장의 빛을 많이 흡수하기 때문에 자외선은 상당한 감쇠를 거쳐 깨끗하고 밝은 이미지를 형성할 수 없습니다. 따라서 최대 200nm의 자외선을 투과할 수 있는 석영, 최대 185nm의 자외선을 투과할 수 있는 형석과 같은 고가의 재료를 사용해야 합니다. 더욱이, 자외선 현미경은 육안으로 관찰할 수 없으며, 관찰된 샘플에 의해서도 제한되며, 비용도 많이 듭니다. 따라서 현미경 해상도를 향상시키는 이 방법은 그 자체의 한계로 인해 널리 사용되지 않습니다.
2. 대물렌즈의 개구수 NA를 증가시킵니다.
개구수 NA=n * sin (u)
공식에서 n은 대물렌즈와 시편 사이의 매질의 굴절률입니다. U는 대물렌즈의 절반 조리개 각도입니다. 따라서 광학 설계에서 조리개 각도를 크게 하거나 굴절률을 높이는 것이 광학현미경의 분해능을 향상시키는 일반적인 방법이 되었습니다. 일반적으로 10X 이하의 저배율 렌즈는 공기를 매질로 사용하며 굴절률이 1인 건식 대물렌즈입니다. 수침 매체는 굴절률이 1.33인 증류수입니다. 오일에 담긴 대물 매체는 타르 또는 기타 투명한 오일이며 굴절률은 일반적으로 약 1.52이며 이는 Olympus의 100X 오일 렌즈와 같은 렌즈 및 유리 슬라이드의 굴절률에 가깝습니다. 수침렌즈와 유침렌즈는 고배율을 가질 뿐만 아니라 고굴절률 매질을 사용하여 대물렌즈의 해상력을 향상시킵니다.
