माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन को बढ़ाने के लिए किन तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है?
प्राथमिक परीक्षण उपकरणों में से एक माइक्रोस्कोप है, और उपकरण के प्रदर्शन का आकलन करने के लिए रिज़ॉल्यूशन एक महत्वपूर्ण मीट्रिक है। रिज़ॉल्यूशन दो रेखाओं या निकट सीमा पर छोटे बिंदुओं के बीच स्पष्ट रूप से अंतर करने की क्षमता है। आँख स्वयं सूक्ष्मदर्शी का कार्य करती है। दृष्टि की दूरी पर मानव आंख का रिज़ॉल्यूशन, जिसे सार्वभौमिक रूप से 25 सेमी माना जाता है, सामान्य प्रकाश परिस्थितियों में लगभग 1/10 मिमी है। चूँकि सीधी रेखाएँ कई तंत्रिका कोशिकाओं को उत्तेजित कर सकती हैं, इसलिए दो सीधी रेखाओं को देखते समय आँखों का रिज़ॉल्यूशन बढ़ाया जा सकता है।
चूँकि मानव आंख का रिज़ॉल्यूशन केवल 1/10 मिमी है, यह दो अत्यंत छोटी वस्तुओं के बीच अंतर नहीं कर सकता है जो 1/10 मिमी से अधिक करीब हैं। इसलिए सूक्ष्म निरीक्षण के लिए ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का विकास सबसे पहले हुआ, उसके बाद इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का विकास हुआ। किसी नमूने पर स्पष्ट रूप से पहचाने जा सकने वाले दो छोटे धब्बों के बीच की सबसे छोटी दूरी को माइक्रोस्कोप रिज़ॉल्यूशन कहा जाता है। D=0.61/NA इसका गणना सूत्र है।
सूत्र में: डी संकल्प (उम) है; λ प्रकाश स्रोत (उम) की तरंग दैर्ध्य है; NA ऑब्जेक्टिव लेंस का संख्यात्मक एपर्चर है (जिसे एपर्चर अनुपात भी कहा जाता है)।
सूत्र से यह प्राप्त किया जा सकता है कि माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन आपतित प्रकाश स्रोत की तरंग दैर्ध्य और मिलान किए गए ऑब्जेक्टिव लेंस के संख्यात्मक एपर्चर पर निर्भर करता है। यह देखा जा सकता है कि ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप में सुधार की विधि:
1. प्रकाश स्रोत की तरंग दैर्ध्य कम करें।
दृश्य प्रकाश की छोटी तरंगदैर्घ्य 390nm होती है। यदि इस तरंग दैर्ध्य की पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग रोशनी स्रोत के रूप में किया जाता है, तो ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन 0.2um तक कम किया जा सकता है। हालाँकि, चूंकि अधिकांश सामान्य सामग्रियों का ग्लास 340 एनएम से कम तरंग दैर्ध्य के साथ बड़ी मात्रा में प्रकाश को अवशोषित करता है, पराबैंगनी प्रकाश बड़ी मात्रा में क्षीणन के बाद एक स्पष्ट और उज्ज्वल छवि नहीं बना सकता है। इसलिए, क्वार्ट्ज (जो 200 एनएम जितनी कम पराबैंगनी प्रकाश से गुजर सकता है) और फ्लोराइट (जो 185 एनएम जितनी कम पराबैंगनी प्रकाश से गुजर सकता है) जैसी महंगी सामग्री का उपयोग करना पड़ता है, और पराबैंगनी प्रकाश माइक्रोस्कोप को नग्न आंखों से नहीं देखा जा सकता है , और यहां तक कि देखे गए नमूने भी माइक्रोस्कोप की सीमाओं के कारण, उच्च लागत के साथ मिलकर, माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन में सुधार करने की इस विधि 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 वस्तुनिष्ठ लेंस और नमूने के बीच माध्यम का अपवर्तनांक है; यू ऑब्जेक्टिव लेंस का आधा एपर्चर कोण है। इसलिए, ऑप्टिकल डिज़ाइन के दृष्टिकोण से, उचित रूप से बड़े एपर्चर कोण को अपनाना या अपवर्तक सूचकांक को बढ़ाना ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन को बेहतर बनाने का एक सामान्य तरीका बन गया है। आम तौर पर, कम आवर्धन वाले ऑब्जेक्टिव लेंस जैसे कि 10X से नीचे का माध्यम हवा होता है, और इसका अपवर्तनांक 1 होता है, यानी शुष्क ऑब्जेक्टिव लेंस; जल विसर्जन का माध्यम आसुत जल है, और इसका अपवर्तनांक 1.33 है; तेल विसर्जन वस्तुनिष्ठ लेंस का माध्यम देवदार का तेल या अन्य पारदर्शी तेल है, इसका अपवर्तनांक औसत लगभग 1.52 है, जो लेंस और ग्लास स्लाइड के अपवर्तनांक के करीब है, जैसे कि ओलंपस का 100X तेल लेंस। जल विसर्जन उद्देश्य लेंस और तेल विसर्जन उद्देश्य लेंस में न केवल उच्च आवर्धन होता है, बल्कि उच्च अपवर्तक सूचकांक मीडिया के उपयोग के कारण उद्देश्य लेंस के रिज़ॉल्यूशन में भी सुधार होता है।
