¿Cómo se puede aumentar la resolución del microscopio?
Una de las principales herramientas de prueba es el microscopio, y la resolución es una métrica fundamental para evaluar el rendimiento de la herramienta. La resolución es la capacidad de discernir claramente entre dos líneas o pequeños puntos a corta distancia. El ojo mismo funciona como un microscopio. La resolución del ojo humano a la distancia de visión, que se acepta universalmente en 25 cm, es de alrededor de 1/10 mm en condiciones normales de iluminación. Debido a que las líneas rectas pueden excitar varias células nerviosas, la resolución de los ojos se puede aumentar mientras se observan dos líneas rectas.
Dado que la resolución del ojo humano es de solo 1/10 mm, no puede discernir entre dos objetos extremadamente pequeños que están a menos de 1/10 mm de distancia. Entonces, el desarrollo del microscopio óptico para la inspección microscópica fue lo primero, seguido por el desarrollo del microscopio electrónico. La distancia más corta entre dos puntos diminutos que se pueden distinguir claramente en una muestra se denomina resolución del microscopio. D=0.61/NA es su fórmula de cálculo.
En la ecuación, D representa la resolución en um, la longitud de onda de la fuente de luz en um y NA la apertura numérica de la lente del objetivo en um (también llamada relación de apertura).
La fórmula indica que la apertura numérica de la lente del objetivo coincidente y la longitud de onda de la fuente de luz incidente determinan la resolución del microscopio. Como puede verse, el microscopio óptico se puede mejorar mediante:
1. Reduzca la longitud de onda de la fuente de luz.
La luz visible tiene una longitud de onda más corta de 390nm. Esta longitud de onda de la luz ultravioleta puede degradar la resolución del microscopio óptico a 0,2 um cuando se utiliza como fuente de iluminación. Sin embargo, el vidrio de la mayoría de los materiales comunes absorbe mucha luz con una longitud de onda inferior a 340 nm, lo que hace imposible que la luz ultravioleta produzca una imagen clara y brillante incluso después de una atenuación significativa. Dado que el microscopio de luz ultravioleta no se puede ver con el a simple vista e incluso en la muestra observada, se deben utilizar materiales caros como el cuarzo y la fluorita, que pueden atravesar la luz ultravioleta tan baja como 185nm y 200nm respectivamente. Esta técnica para aumentar la resolución del microscopio no se emplea con frecuencia debido a sus propias limitaciones, que se ven agravadas por el alto costo y las restricciones del microscopio.
2. Aumente la apertura numérica NA de la lente del objetivo.
Apertura numérica NA=n*sen(u)
En la ecuación, n representa el índice de refracción del medio que se encuentra entre la lente del objetivo y la muestra, yu el ángulo de semiapertura de la lente del objetivo. Debido a esto, desde el punto de vista del diseño óptico, la adopción correcta de un ángulo de apertura mayor o el aumento del índice de refracción se ha convertido en una técnica popular para mejorar la resolución de un microscopio óptico. por debajo de 10X, normalmente es aire, que tiene un índice de refracción de 1, lo que lo convierte en un medio seco. El medio para la inmersión en agua es agua destilada, que tiene un índice de refracción de 1,33. El medio para lentes de objetivo de inmersión en aceite, como la lente de aceite 100X de Olympus, tiene un índice de refracción que generalmente es de alrededor de 1,52. Debido al uso de un medio de alto índice de refracción, la lente del objetivo de inmersión en agua y la lente del objetivo de inmersión en aceite no solo tienen un gran aumento sino que también mejoran la resolución de la lente del objetivo.
