顕微鏡の解像度を上げるにはどのような技術を使用できますか?
主要なテスト ツールの 1 つは顕微鏡であり、解像度はツールのパフォーマンスを評価するための重要な指標です。 解像度とは、至近距離で 2 つの線または小さな点をはっきりと識別できる能力です。 目自体が顕微鏡として機能します。 一般に 25 cm と認められている視距離における人間の目の解像度は、通常の照明環境下では約 1/10 mm です。 直線は多くの神経細胞を興奮させることができるため、2本の直線を見ているときの目の解像度を高めることができます。
人間の目の分解能はわずか 1/10 mm なので、1/10 mm よりも離れている 2 つの非常に小さな物体を区別することはできません。 そのため、顕微鏡検査のための光学顕微鏡の開発が最初に行われ、次に電子顕微鏡の開発が行われました。 標本上で明確に区別できる 2 つの小さなスポット間の最短距離は、顕微鏡の解像度と呼ばれます。 D=0.61/NA はその計算式です。
式では、D は解像度 (um) です。 λ は光源の波長 (um) です。 NA は対物レンズの開口数 (開口率とも呼ばれます) です。
この式から、顕微鏡の解像度は入射光源の波長と、対応する対物レンズの開口数に依存することがわかります。 光学顕微鏡を改善する方法は次のとおりです。
1. 光源の波長を短くします。
可視光の短い波長は390nmです。 この波長の紫外光を照明源として使用すると、光学顕微鏡の解像度は0.2umまで低下する可能性があります。 しかし、一般的な材質のガラスは340nm以下の波長の光を大量に吸収するため、紫外線は大幅に減衰してしまい、鮮明で明るい画像を形成することができません。 そのため、紫外光200nmまで透過する石英や紫外光185nmまで透過する蛍石などの高価な材料を使用する必要があり、紫外光顕微鏡は肉眼では観察できません。顕微鏡の限界と高コストのせいで、顕微鏡の解像度を向上させるこの方法は、それ自体の限界により広く使用されていません。
2. 対物レンズの開口数 NA を大きくします。
開口数 NA=n*sin(u)
式中、n は対物レンズと試料の間の媒質の屈折率です。 u は対物レンズの半開口角です。 したがって、光学設計の観点から、光学顕微鏡の解像度を向上させるには、適切に開口角を大きくしたり、屈折率を高くしたりすることが一般的な方法となっています。 一般に、10倍以下のような低倍率の対物レンズの媒質は空気であり、その屈折率は1、つまり乾燥した対物レンズです。 水浸漬の媒体は蒸留水であり、その屈折率は1.33である。 油浸対物レンズの媒質は杉油などの透明な油で、その屈折率は平均約1.52で、オリンパスの100倍オイルレンズなどのレンズやスライドガラスの屈折率に近い。 水浸対物レンズや油浸対物レンズは高倍率であるだけでなく、高屈折率媒質を使用することで対物レンズの分解能も向上します。
