Mikroszkóp felbontás: fogalmak, tényezők és számítás
figyelembe véve az összes fenti elméletet, egyértelmű, hogy számos tényezőt kell figyelembe venni a felbontás elméleti korlátainak kiszámításakor. A felbontás a minta jellegétől is függ. Nézzük meg a felbontás kiszámítását Abbe diffrakciós határértékével, valamint a Rayleigh kritérium használatával.,
először is emlékeztetni kell arra, hogy:
NA= n x sin α
ahol n a képalkotó közeg törésmutatója, α pedig a cél szögnyílásának fele. Az objektív maximális szögnyílása 144º körül van. Ennek a szögnek a fele szinuszja 0,95. Ha 1,52 törésmutatóval rendelkező olajjal merítési célt használ, a cél maximális NA értéke 1,45 lesz. Ha “száraz” (nem merülő) célt használ, a cél maximális NA értéke 0,95 lesz(mivel a levegő törésmutatója 1,0).
Abbe ‘ s diffraction formula for lateral (azaz, XY) felbontása:
d= λ/2 NA
ahol λ a minta ábrázolásához használt fény hullámhossza. Ha 514 nm-es zöld fényt és 1,45 nm-es NA-val ellátott olajmerítési célt használunk, akkor a felbontás (elméleti) határa 177 nm lesz.
Abbe diffrakciós képlete az axiális (azaz z) felbontáshoz:
d= 2 λ/NA2
ismét, Ha 514 nm hullámhosszt feltételezünk egy 1, 45 NA értékű minta megfigyelésére, akkor az axiális felbontás 488 nm lesz.
a Rayleigh kritérium egy kissé finomított képlet, amely az Abbe diffrakciós határértékein alapul:
R= 1.,22 λ / NAobj + NAcond
ahol λ a mintadarab ábrázolásához használt fény hullámhossza. NAobj a NA a cél. NAcond a NA a kondenzátor. Az “1.22” alakja állandó. Ez Rayleigh Bessel funkciókkal kapcsolatos munkájából származik. Ezeket olyan rendszerek problémáinak kiszámításához használják, mint például a hullámterjedés.
figyelembe véve a kondenzátor NA-ját, a levegő (1, 0 törésmutatóval) általában a kondenzátor és a csúszda közötti képalkotó közeg. Feltételezve, hogy a kondenzátor szögnyílása 144º, akkor a NAcond érték 0,95 lesz.,
Ha a zöld fény az 514 nm-es, egy olaj immerziós objektív egy NA az 1.45, kondenzátor, egy NA az 0.95, akkor az (elméleti) határérték állásfoglalást, 261 nm.
amint azt fentebb említettük, minél rövidebb a minta ábrázolásához használt fény hullámhossza, akkor annál részletesebben megoldódik. Tehát, ha a legrövidebb látható hullámhosszú fény 400 nm, egy olaj merítési cél egy NA 1,45 és egy kondenzátor egy NA 0,95, akkor R egyenlő lenne 203 nm.,
a mikroszkóp rendszerben a maximális (elméleti) felbontás elérése érdekében az optikai komponenseknek a rendelkezésre álló legmagasabb NA-nak kell lenniük (figyelembe véve a szögnyílást). Ezenkívül rövidebb hullámhosszú fény használata a minta megtekintéséhez növeli a felbontást. Végül az egész mikroszkóp rendszert helyesen kell igazítani.