微生物オイルミラーの総合倍率と解像度の関係

微生物オイルミラーの総合倍率と解像度の関係

微生物学の研究で使用される顕微鏡の対物レンズは、通常、オイル低倍率対物レンズ (10 x)、高倍率対物レンズ (40 x)、およびオイルレンズ (10) です。 0 x)。 3つの中で最も倍率が高いことを示す「OI（油浸）」という言葉もあります。異なる倍率の接眼レンズを使用することにより、検査対象物を1000-1600倍に拡大できます。オイルレンズと他の対物レンズの違いは、使用時にスライドと対物レンズの間に空気の層ではなく油の層が存在すること（油浸方式と呼ばれます）です。このタイプのオイルには、屈折率がガラスと同じ n=1.52 であるため、杉油がよく使用されます。光がスライドガラスを通過すると、屈折せずに杉油を通って対物レンズに直接入ります。スライドガラスと対物レンズの間の媒体が空気の場合、それは乾式システムと呼ばれます。光がスライドガラスを通過すると、屈折により散乱が起こり、対物レンズに入る光の量が明らかに減少し、視野の照度が低下します。オイルミラーを使用すると、照明が向上するだけでなく、顕微鏡の拡大効率が開口数によって決まるため、主に開口数も向上します。いわゆる開口数とは、光が対物レンズに投影される最大角度（開口角として知られる）の正弦の半分と、スライドガラスと対物レンズの間の媒体の屈折率を掛けた積を指します。 。これは次の式で表すことができます: NA=nx sin 、ここで NA= 開口数; N=媒質の屈折率。 {{10}}最大入射角の半分、つまり開口角の半分。したがって、光が対物レンズに投影される角度が大きいほど、顕微鏡の効率は高くなります。この角度の大きさは、対物レンズの直径と焦点距離によって決まります。一方、a の理論的限界は 90.. sin90.＝1 であるため、媒体 (n=1) として空気を使用する場合、開口数は 1 を超えることはできません。例えば、媒質としてタールを使用すると、nが大きくなり、開口数も大きくなります。光の入射角が 120o で、その正弦の半分が sin6{{60}}o=0.87 の場合、媒体として空気を使用する場合: NA =1 x 0.87=0.87、媒体として水を使用する場合: NA=1.33 x 0.87=1.15、媒体としてタールを使用する場合: NA =1.52 x 0.87=1.32。顕微鏡の解像度は、2 点間の最小距離を識別する能力を指します。それは対物レンズの開口数に比例し、波長長に反比例します。したがって、対物レンズの開口数が大きいほど、光波の波長は短くなり、顕微鏡の解像度は高くなります。検査対象物の微細構造も明確に識別できます。したがって、解像度が高いということは、識別可能な距離が小さいことを意味し、これら 2 つの要素は反比例します。よく分解能をマイクロメートルまたはナノメートルの数と呼ぶ人もいますが、実際には分解能と最小分解能距離を混同しています。顕微鏡の分解能は、分解できる最小距離で表されます。区別できる 2 点間の最小距離は λ/2NA です。式中、λ=は光波の波長であり、肉眼で知覚できる光波の平均長は0.55μmです。開口数 0.65 の高倍率対物レンズを使用すると、2 点間の距離を 0.42 μ m として識別できます。ただし、0.42 μm 未満の 2 点間の距離は区別できず、接眼レンズの倍率を大きくしても、顕微鏡の総合倍率は依然として区別できません。より大きな開口数を備えたより大きな対物レンズを使用することによってのみ、解像度を向上させることができます。例えば、開口数1.25のオイルミラーを使用した場合、識別できる2点間の最小距離は0.55/(2×1.25)=0.22μmとなります。したがって、倍率 40 倍（NA=0.65）の高倍率対物レンズと倍率 24 倍の接眼レンズを使用すると、合計倍率は 960 倍ですが、最小倍率であることがわかります。分解能距離はわずか0.42μmです。倍率90倍(NA=1.25)のオイルミラーと倍率9倍の接眼レンズを使用すると、合計倍率は810倍ですが、0.22μmの距離を識別できます。