顕微鏡の解像度を向上させるにはどうすればいいでしょうか?

顕微鏡の解像度を向上させるにはどうすればいいでしょうか?

顕微鏡は検査機器の主要な装備の一つであり、顕微鏡の性能を判断する重要な指標は解像度です。解像度とは、2つの小さな点または2本の線の間のより小さな距離をはっきりと区別する能力を指します。人間の目自体は顕微鏡であり、標準的な照明条件では、人間の目は視距離（国際的に25cmと認識されています）で約1/10mmの解像度を持っています。2本の直線を観察する場合、一連の直線は一連の神経細胞を刺激することができるため、目の解像度を少し高めることができます。

人間の目の解像度はわずか 1/10mm なので、人間の目は 1/10mm より小さい物体や、1/10mm より近い 2 つの小さな物体間の距離を区別することはできません。そのため、単純なマクロの拡大鏡から光学顕微鏡のミクロ観察、そして電子顕微鏡へと進化しました。顕微鏡の解像度は、標本上で明確に区別できる 2 つの小さな点の間のより小さな距離として定義されます。その計算式は次のとおりです。D=0.61λ / NA

ここで、D は解像度 (um)、λ は光源の波長 (um)、NA は対物レンズの数値口径 (ミラー口径とも呼ばれます) です。

式からわかるように、顕微鏡の解像度は入射光源の波長とそれに応じた対物レンズの開口数によって決まります。光学顕微鏡の解像度を向上させる方法は次のようになります。

1、光源の波長を短くする。
可視光の波長は39nmと短く、紫外線の波長を照明源とすれば、光学顕微鏡の解像度は0.2μmまで下げることができます。しかし、一般的な材料の大部分であるガラスは340nm以下の波長を大量に吸収するため、紫外線は大量に減衰した後、鮮明で明るい画像を形成できません。そのため、石英（最低200nmの紫外線を透過）、蛍光石（最低185nmの紫外線を透過）などの高価な材料を使用する必要があり、紫外線顕微鏡は肉眼で観察できず、観察サンプルの制限を受けるだけでなく、コストも高額であるため、顕微鏡の解像度を向上させるこの方法は、それ自身の制限により広く使用されていません。

2 対物レンズは開口数NAを大きくするために使用されます。

開口数 NA=n*sin(u)

ここで、n は対物レンズと標本との間の媒体の屈折率、u は対物レンズの半開口角です。したがって、光学設計から、より大きな開口角を適切に使用したり、屈折率を高めたりすることが、光学顕微鏡の解像度を向上させるために一般的になっています。一般的な低倍率対物レンズ、たとえば 10 倍以下では、その媒体として空気を使用し、屈折率は 1、つまりドライ システム対物レンズです。水浸媒体は蒸留水で、屈折率は 1.33 です。油浸対物レンズは杉油などの透明油で、屈折率は通常 1.52 付近で、レンズやスライドの屈折率に近いです。たとえば、オリンパスの 100 倍オイル レンズです。水浸対物レンズと油浸対物レンズは、倍率が高いだけでなく、使用する媒体の屈折率が高いため、対物レンズの解像度が向上します。