rozdzielczość mikroskopu: koncepcje, czynniki i obliczenia
biorąc pod uwagę wszystkie powyższe teorie, oczywiste jest, że przy obliczaniu teoretycznych granic rozdzielczości należy wziąć pod uwagę wiele czynników. Rozdzielczość zależy również od charakteru próbki. Przyjrzyjmy się obliczeniu rozdzielczości przy użyciu granicy dyfrakcji Abbe ' a, a także przy użyciu kryterium Rayleigha.,
Po Pierwsze, należy pamiętać, że:
NA= n x sin α
gdzie n jest współczynnikiem załamania ośrodka obrazowego, a α jest połową apertury kątowej obiektywu. Maksymalna apertura kątowa obiektywu wynosi około 144º. Sinus połowy tego kąta wynosi 0,95. W przypadku zastosowania obiektywu zanurzeniowego z olejem o współczynniku załamania światła wynoszącym 1,52, maksymalne NA obiektywu wyniesie 1,45. W przypadku zastosowania obiektywu „suchego” (bez zanurzenia) maksymalna wartość na obiektywu wyniesie 0,95 (ponieważ współczynnik załamania powietrza wynosi 1,0).
wzór dyfrakcyjny Abbe ' a na boczne (tj., XY) rozdzielczość wynosi:
d= λ/2 Na
Gdzie λ jest długością fali światła używaną do zobrazowania próbki. Jeśli użyjemy zielonego światła o długości 514 nm i obiektywu zanurzeniowego oleju o NA 1,45, wówczas (teoretyczna) granica rozdzielczości wyniesie 177 nm.
wzór dyfrakcyjny Abbe ' a dla rozdzielczości osiowej (tj. Z) wynosi:
d= 2 λ/Na2
ponownie, jeśli przyjmiemy długość fali 514 nm do obserwacji próbki o wartości na 1,45, to rozdzielczość osiowa wyniesie 488 nm.
kryterium Rayleigha jest nieco udoskonalonym wzorem opartym na granicach dyfrakcyjnych Abbe ' A:
R= 1.,22 λ/naobj+NAcond
Gdzie λ jest długością fali światła używaną do zobrazowania próbki. NAobj jest NA celu. NAcond jest NA skraplacza. Liczba „1.22” jest stałą. Wynika to z pracy Rayleigha nad funkcjami Bessela. Są one wykorzystywane do obliczania problemów w systemach, takich jak propagacja fali.
biorąc pod uwagę NA skraplacza, powietrze (o współczynniku załamania światła 1,0) jest ogólnie medium obrazowania między skraplaczem a szkiełkiem. Zakładając, że skraplacz ma aperturę kątową 144º, wartość NAcond będzie równa 0,95.,
jeśli użyjesz zielonego światła o długości 514 nm, obiektyw zanurzeniowy oleju o NA 1,45, skraplacz o NA 0,95, wówczas (teoretyczna) granica rozdzielczości wyniesie 261 nm.
jak wspomniano powyżej, im krótsza długość fali światła używana do obrazowania próbki, tym więcej szczegółów zostanie rozwiązanych. Tak więc, jeśli użyjemy najkrótszej widzialnej długości fali światła 400 nm, z obiektywem zanurzeniowym oleju o NA 1,45 i skraplaczem o NA 0,95, to R będzie równe 203 nm.,
aby uzyskać maksymalną (teoretyczną) rozdzielczość w systemie mikroskopowym, każdy z elementów optycznych powinien mieć najwyższą dostępną wartość NA (biorąc pod uwagę aperturę kątową). Ponadto użycie krótszej długości fali światła do oglądania próbki zwiększy rozdzielczość. Na koniec cały system mikroskopu powinien być prawidłowo ustawiony.