Como aumentar a resolução do microscópio?
Uma das principais ferramentas de teste é o microscópio, e a resolução é uma métrica crucial para avaliar o desempenho da ferramenta. Resolução é a capacidade de discernir entre duas linhas ou pequenos pontos distintamente de perto. O próprio olho funciona como um microscópio. A resolução do olho humano à distância de visão, que é universalmente aceita como 25 cm, é de cerca de 1/10 mm sob condições normais de iluminação. Como as linhas retas podem excitar várias células nervosas, a resolução dos olhos pode ser aumentada ao observar duas linhas retas.
Como a resolução do olho humano é de apenas 1/10 mm, ele não consegue discernir entre dois objetos extremamente pequenos que estão separados por menos de 1/10 mm. Assim, o desenvolvimento do microscópio óptico para inspeção microscópica veio primeiro, seguido pelo desenvolvimento do microscópio eletrônico. A menor distância entre dois pontos minúsculos que podem ser claramente distinguidos em uma amostra é chamada de resolução do microscópio. D=0.61/NA é sua fórmula de cálculo.
Na equação, D significa resolução em um, para o comprimento de onda da fonte de luz em um, e NA para a abertura numérica da lente objetiva em um (também chamada de taxa de abertura).
A fórmula indica que a abertura numérica da lente objetiva correspondente e o comprimento de onda da fonte de luz incidente determinam a resolução do microscópio. Como pode ser visto, o microscópio óptico pode ser melhorado por:
1. Reduza o comprimento de onda da fonte de luz.
A luz visível tem um comprimento de onda menor de 390nm. Este comprimento de onda da luz ultravioleta pode degradar a resolução do microscópio óptico para 0,2um quando utilizado como fonte de iluminação. A maioria dos vidros de materiais comuns, no entanto, absorve muita luz com comprimento de onda abaixo de 340 nm, impossibilitando que a luz ultravioleta produza uma imagem nítida e brilhante mesmo após atenuação significativa. Como o microscópio de luz ultravioleta não pode ser visto com o a olho nu e até mesmo a amostra observada, materiais caros como quartzo e fluorita, que podem passar por luz ultravioleta tão baixa quanto 185nm e 200nm, respectivamente, devem ser utilizados. Esta técnica para aumentar a resolução do microscópio é pouco empregada devido aos seus próprios limites, que são agravados pelo alto custo e restrições do microscópio.
2. Aumente a abertura numérica NA da lente objetiva.
Abertura numérica NA=n*sin(u)
Na equação, n representa o índice de refração do meio que fica entre a lente objetiva e a amostra, e u para o ângulo de meia abertura da lente objetiva. Por causa disso, do ponto de vista do design óptico, adotar corretamente um ângulo de abertura maior ou aumentar o índice de refração surgiu como uma técnica popular para melhorar a resolução de um microscópio óptico. O meio para lentes objetivas de baixa ampliação, como aquelas com ampliações abaixo de 10X, é tipicamente ar, que tem um índice de refração de 1, tornando-o um meio seco. O meio de imersão em água é a água destilada, que possui um índice de refração de 1,33. O meio para lentes objetivas de imersão em óleo, como a lente de óleo 100X da Olympus, tem um índice de refração geralmente em torno de 1,52. Devido ao uso de meio de alto índice de refração, a lente objetiva de imersão em água e a lente objetiva de imersão em óleo não só têm alta ampliação, mas também aumentam a resolução da lente objetiva.
