微生物油顕微鏡の総倍率と解像度の関係

微生物油顕微鏡の総倍率と解像度の関係

微生物学研究に使われる顕微鏡の対物レンズには、通常、オイル低倍率対物レンズ（10×）、高倍率対物レンズ（40×）、オイルレンズ（100×）の3種類があります。3つの中で最も倍率が高いことを示す「OI」（オイル浸漬）という言葉もあります。異なる倍率の接眼レンズの使用に応じて、検査対象物を1000-1600倍に拡大することができます。使用する場合、オイルレンズと他の対物レンズの違いは、スライドと対物レンズの間に空気の層ではなく、オイルの層があることです。これをオイル浸漬システムと呼びます。このオイルとしてシダーオイルがよく使用されるのは、シダーオイルの屈折率がn=1.52でガラスと同じであるためです。光がガラススライドを通過すると、シダーオイルを介して屈折することなく直接対物レンズに入ることができます。 ガラススライドと対物レンズの間の媒体が空気である場合、それはドライシステムと呼ばれます。光がガラススライドを通過すると、屈折して散乱し、対物レンズに入る光が明らかに減少し、視野の照明が減少します。オイルレンズを使用すると、照明を増やすだけでなく、開口数を増やすこともできます。顕微鏡の拡大効率は開口数によって決まるためです。いわゆる開口数は、光が対物レンズに投影される最大角度（レンズ角度と呼ばれる）の正弦の半分と、ガラス板と対物レンズの間の媒体の屈折率の積です。次の式で表すことができます。NA=n×sinаここで、NA{{10}} 開口数; n=媒体の屈折率; a=最大入射角の半分、つまり鏡口角の半分。したがって、光が対物レンズに当た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。同時に、aの理論上の限界は90. . sin90. =1であるため、空気を媒体として使用する場合（n=1）、開口数は1を超えることはできません。たとえば、杉油を媒体として使用すると、nが増加し、開口数も増加します。 例えば、光の入射角が 120o で、その半正弦が sin60o=0.87 の場合、媒体として空気を使用する場合：NA=1×0.87=0.87 媒体として水を使用する場合：NA=1.33×0.87=1.15 媒体としてシダーオイルを使用する場合：NA=1.52×0.87=1.32 顕微鏡の解像度は、2 点間の最小距離を識別する顕微鏡の能力を指します。これは、対物レンズの開口数に正比例し、波長の長さに反比例します。したがって、対物レンズの開口数が大きいほど、また光波の波長が短いほど、顕微鏡の解像度が高くなり、検査対象物の微細構造をより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、分解できる距離が小さいことを意味します。これら 2 つの要素は反比例関係にあります。 通常、解像度をマイクロメートルまたはナノメートルとして話す人もいます。これは、実際には解像度と最小分解距離を混同しています。 目が覚めました。顕微鏡の分解能は、分解できる最小距離で表されます。 2点間を区別できる最小距離=λ/2NA、ここでλ=は光波の波長です。肉眼で感じることができる光波の平均長さは0.55μmです。開口数が0.65の高出力対物レンズを使用すると、2点間の距離を区別できます。 は0.42μmです。 0.42μm未満の2点間の距離は区別できません。顕微鏡の総倍率を上げるために、より大きな接眼レンズを使用しても、まだ区別できません。唯一の解決策は、より大きな開口数の対物レンズを使用して解像度を上げることです。 例えば、開口数1.25のオイルレンズを使用した場合、判別できる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倍の高倍率対物レンズ(NA=0.65)と倍率24倍の接眼レンズを使用した場合、総合倍率は960倍にも関わらず、分解能の最小距離は0.42μmにしかならないことがわかります。また、倍率90倍のオイルレンズ(NA= 1.25)と倍率9倍の接眼レンズを使用した場合、総合倍率は810倍にも関わらず、分解能0.22μmの距離にしかならないことがわかります。