माइक्रोस्कोप का रिज़ोल्यूशन कैसे सुधारा जा सकता है?
माइक्रोस्कोप परीक्षण उपकरणों के लिए मुख्य उपकरणों में से एक है, और माइक्रोस्कोप के प्रदर्शन को आंकने के लिए एक महत्वपूर्ण संकेतक संकल्प है। संकल्प दो छोटे बिंदुओं या दो रेखाओं के बीच छोटी दूरी को स्पष्ट रूप से पहचानने की क्षमता को संदर्भित करता है। मानव आँख स्वयं एक माइक्रोस्कोप है। मानक प्रकाश स्थितियों के तहत, फोटोपिक दूरी (अंतरराष्ट्रीय स्तर पर 25 सेमी के रूप में मान्यता प्राप्त) पर मानव आँख का संकल्प लगभग 1/10 मिमी के बराबर है। दो सीधी रेखाओं को देखने के लिए, चूँकि सीधी रेखाएँ तंत्रिका कोशिकाओं की एक श्रृंखला को उत्तेजित कर सकती हैं, इसलिए आँखों के संकल्प में सुधार किया जा सकता है।
मानव आँख का रिज़ॉल्यूशन केवल 1/10 मिमी है, इसलिए मानव आँख 1/10 मिमी से छोटी वस्तुओं या 1/10 मिमी से कम दूरी की दो छोटी वस्तुओं के बीच की दूरी को नहीं पहचान सकती। इसलिए सरल मैक्रोस्कोपिक आवर्धक चश्मे, सूक्ष्म अवलोकन के लिए ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप और फिर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप थे। माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन को नमूने पर दो छोटे बिंदुओं के बीच की छोटी दूरी के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसे स्पष्ट रूप से पहचाना जा सकता है। गणना सूत्र है: D=0.61λ/NA
सूत्र में: D रेजोल्यूशन (um) है; λ प्रकाश स्रोत की तरंगदैर्ध्य (um) है; NA ऑब्जेक्टिव लेंस का संख्यात्मक एपर्चर है (जिसे लेंस एपर्चर अनुपात भी कहा जाता है)।
सूत्र से यह पता चलता है कि माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन घटना प्रकाश स्रोत की तरंग दैर्ध्य और मिलान ऑब्जेक्टिव लेंस के संख्यात्मक एपर्चर द्वारा निर्धारित किया जाता है। इससे यह देखा जा सकता है कि ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी को बेहतर बनाने के तरीके:
1. प्रकाश स्रोत की तरंगदैर्घ्य कम करें।
दृश्य प्रकाश की सबसे छोटी तरंगदैर्घ्य 390nm है। यदि इस तरंगदैर्घ्य के पराबैंगनी प्रकाश को प्रकाश स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है, तो ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन 0.2um तक कम किया जा सकता है। हालाँकि, चूँकि अधिकांश साधारण ग्लास सामग्री 340nm से कम तरंगदैर्घ्य वाले प्रकाश की एक बड़ी मात्रा को अवशोषित करती है, इसलिए पराबैंगनी प्रकाश बड़ी मात्रा में क्षीणन के बाद एक स्पष्ट और उज्ज्वल छवि नहीं बना सकता है। इसलिए, क्वार्ट्ज (जो 200nm तक कम पराबैंगनी प्रकाश संचारित कर सकता है) और फ्लोराइट (जो 185nm तक कम पराबैंगनी प्रकाश संचारित कर सकता है) जैसी महंगी सामग्री का उपयोग करना पड़ता है, और पराबैंगनी प्रकाश माइक्रोस्कोप को नंगी आँखों से नहीं देखा जा सकता है, यहाँ तक कि नमूनों के अवलोकन के तहत भी। उच्च लागत के साथ युग्मित, माइक्रोस्कोप रिज़ॉल्यूशन में सुधार करने की इस पद्धति का अपनी सीमाओं के कारण व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है।
2. ऑब्जेक्टिव लेंस का संख्यात्मक एपर्चर NA बढ़ाएँ।
संख्यात्मक एपर्चर NA=n*sin(u)
सूत्र में, n ऑब्जेक्टिव लेंस और नमूने के बीच के माध्यम का अपवर्तनांक है; u ऑब्जेक्टिव लेंस का आधा एपर्चर कोण है। इसलिए, ऑप्टिकल डिज़ाइन में उचित रूप से एक बड़ा एपर्चर कोण अपनाना या अपवर्तनांक बढ़ाना ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन को बेहतर बनाने के लिए एक सामान्य तरीका बन गया है। आम तौर पर, कम-आवर्धन ऑब्जेक्टिव लेंस जैसे कि 10X से नीचे वाले का माध्यम हवा होता है, जिसका अपवर्तनांक 1 होता है, यानी एक शुष्क प्रणाली ऑब्जेक्टिव लेंस; जल विसर्जन माध्यम आसुत जल होता है, जिसका अपवर्तनांक 1.33 होता है; तेल विसर्जन ऑब्जेक्टिव लेंस का माध्यम देवदार का तेल या अन्य पारदर्शी तेल होता है, जिसका अपवर्तनांक औसत होता है। लगभग 1.52 पर, यह लेंस और ग्लास स्लाइड के अपवर्तनांक के करीब होता है, जैसे कि ओलंपस का 100X तेल लेंस। जल विसर्जन ऑब्जेक्टिव और तेल विसर्जन ऑब्जेक्टिव में न केवल उच्च आवर्धन होता है, बल्कि ऑब्जेक्टिव लेंस के रिज़ॉल्यूशन को बेहतर बनाने के लिए उच्च अपवर्तनांक माध्यम का भी उपयोग किया जाता है।
