ปัจจัยที่มีผลต่อความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์

ปัจจัยที่มีผลต่อความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์

1. ความแตกต่างของสี

ความคลาดเคลื่อนของสีเป็นข้อบกพร่องร้ายแรงในการถ่ายภาพของเลนส์ เกิดขึ้นเมื่อแสงหลายสีเป็นแหล่งกำเนิดแสง และแสงสีเดียวไม่สร้างความคลาดเคลื่อนของสี แสงสีขาวประกอบด้วยสีแดง ส้ม เหลือง เขียว น้ำเงิน น้ำเงิน และม่วงเจ็ดชนิด ความยาวคลื่นของแสงแต่ละชนิดแตกต่างกัน ดังนั้น ดัชนีการหักเหของแสงเมื่อผ่านเลนส์จึงแตกต่างกันด้วย ด้วยวิธีนี้ จุดบนด้านวัตถุอาจก่อตัวเป็นจุดสีบนด้านภาพ

ความคลาดเคลื่อนของสีโดยทั่วไปรวมถึงความคลาดเคลื่อนของสีตามตำแหน่งและความคลาดเคลื่อนของสีในการขยาย ความคลาดเคลื่อนของสีตามตำแหน่งทำให้ภาพดูเบลอหรือเบลอในทุกตำแหน่งที่มีจุดสีหรือรัศมี และการขยายความคลาดเคลื่อนสีทำให้ได้ภาพที่มีขอบสี

2. ความแตกต่างของทรงกลม

ความคลาดเคลื่อนทรงกลมคือความคลาดเคลื่อนสีเดียวของจุดบนแกน และเกิดจากพื้นผิวทรงกลมของเลนส์ ผลลัพธ์ของความคลาดเคลื่อนทรงกลมคือหลังจากถ่ายภาพจุดหนึ่งแล้ว จุดนั้นจะไม่ใช่จุดสว่าง แต่เป็นจุดสว่างที่มีความสว่างตรงกลางและขอบค่อยๆ เบลอ สิ่งนี้ส่งผลต่อคุณภาพของภาพ

การแก้ไขความคลาดเคลื่อนทรงกลมมักจะถูกกำจัดออกไปด้วยการผสมผสานเลนส์ เนื่องจากความคลาดเคลื่อนทรงกลมของเลนส์นูนและเลนส์เว้าอยู่ตรงข้ามกัน จึงสามารถเลือกเลนส์นูนและเลนส์เว้าของวัสดุต่างๆ มาติดเข้าด้วยกันเพื่อกำจัด ในกล้องจุลทรรศน์รุ่นเก่า ความคลาดเคลื่อนทรงกลมของเลนส์ใกล้วัตถุไม่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นควรจับคู่กับเลนส์ใกล้ตาที่ชดเชยเพื่อให้ได้ผลการแก้ไข โดยทั่วไป ความคลาดเคลื่อนทรงกลมของกล้องจุลทรรศน์ใหม่จะถูกกำจัดโดยเลนส์ใกล้วัตถุโดยสิ้นเชิง

3. อาการโคม่า

Coma คือความคลาดเคลื่อนสีเดียวของจุดนอกแกน เมื่อจุดวัตถุนอกแกนถูกถ่ายภาพด้วยลำแสงที่มีรูรับแสงขนาดใหญ่ ลำแสงที่ปล่อยออกมาจะผ่านเลนส์และไม่ตัดกับจุดอีกต่อไป ภาพของจุดแสงจะมีรูปร่างเป็นจุลภาคเหมือนดาวหาง เรียกว่า "โคม่า"

4. สายตาเอียง

สายตาเอียงยังเป็นความคลาดเคลื่อนสีเดียวนอกแกนที่ส่งผลต่อความคมชัด เมื่อมุมมองภาพกว้าง จุดวัตถุบนขอบจะอยู่ห่างจากแกนออปติคัล และลำแสงจะเอียงมาก ทำให้เกิดสายตาเอียงหลังจากผ่านเลนส์ สายตาเอียงทำให้จุดเดิมของวัตถุกลายเป็นเส้นสั้นๆ สองเส้นที่แยกจากกันและตั้งฉากกันหลังจากการถ่ายภาพ ซึ่งก่อตัวเป็นจุดวงรีหลังจากรวมเข้ากับระนาบภาพในอุดมคติ สายตาเอียงจะถูกกำจัดด้วยการผสมผสานเลนส์ที่ซับซ้อน

5. เพลงทุ่ง

ความโค้งของฟิลด์เรียกอีกอย่างว่า "ความโค้งของฟิลด์ภาพ" เมื่อเลนส์มีความโค้งของสนาม จุดตัดของลำแสงทั้งหมดจะไม่ตรงกับจุดภาพในอุดมคติ แม้ว่าจะมีจุดภาพที่ชัดเจนในแต่ละจุด แต่ระนาบภาพทั้งหมดจะเป็นพื้นผิวโค้ง ด้วยวิธีนี้ เฟสทั้งหมดไม่สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนในระหว่างการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์ ซึ่งทำให้การสังเกตและการถ่ายภาพทำได้ยาก ดังนั้น เลนส์ใกล้วัตถุของกล้องจุลทรรศน์วิจัยโดยทั่วไปจึงเป็นเลนส์ใกล้วัตถุแบบสนามแบน ซึ่งได้แก้ไขความโค้งของสนาม

6. การบิดเบือน

นอกจากความโค้งของฟิลด์แล้ว ความคลาดต่าง ๆ ที่กล่าวถึงข้างต้นล้วนส่งผลต่อความชัดเจนของภาพ การบิดเบือนเป็นอีกคุณสมบัติหนึ่งของความต่างเฟสโดยที่ศูนย์กลางของลำแสงไม่ถูกทำลาย ดังนั้นความคมชัดของภาพจึงไม่ได้รับผลกระทบ แต่ภาพจะมีรูปร่างบิดเบี้ยวเมื่อเทียบกับวัตถุต้นฉบับ

(1) เมื่อวัตถุอยู่ห่างจากความยาวโฟกัสสองเท่าของด้านวัตถุของเลนส์ ภาพจริงกลับด้านที่ลดลงจะเกิดขึ้นภายในความยาวโฟกัสสองเท่าของด้านภาพและนอกโฟกัส

(2) เมื่อวัตถุอยู่ที่ความยาวโฟกัสสองเท่าของด้านวัตถุของเลนส์ ภาพจริงกลับด้านที่มีขนาดเท่ากันจะเกิดขึ้นบนทางยาวโฟกัสสองเท่าของด้านภาพ

(3) เมื่อวัตถุอยู่ภายในสองเท่าของทางยาวโฟกัสที่ด้านวัตถุของเลนส์ แต่อยู่นอกโฟกัส ภาพจริงกลับหัวที่ขยายใหญ่ขึ้นจะก่อตัวเกินความยาวโฟกัสสองเท่าที่ด้านภาพ

(4) เมื่อวัตถุอยู่ที่จุดโฟกัสของด้านวัตถุของเลนส์ จะไม่สามารถถ่ายภาพด้านภาพได้

(5) เมื่อวัตถุอยู่ภายในจุดโฟกัสของด้านวัตถุของเลนส์ จะไม่มีการสร้างภาพที่ด้านภาพ และภาพเสมือนแนวตั้งที่ขยายใหญ่ขึ้นจะเกิดขึ้นที่ด้านเดียวกันของด้านวัตถุเลนส์ที่ไกลกว่า วัตถุ.

ความละเอียด ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์หมายถึงระยะห่างขั้นต่ำระหว่างจุดวัตถุสองจุดที่สามารถแยกความแตกต่างได้อย่างชัดเจนด้วยกล้องจุลทรรศน์ หรือที่เรียกว่า "อัตราการเลือกปฏิบัติ" สูตรการคำนวณคือ σ=λ/NA โดยที่ σ คือระยะความละเอียดขั้นต่ำ λ คือความยาวคลื่นของแสง NA คือตัวเลขรูรับแสงของเลนส์ใกล้วัตถุ ความละเอียดของเลนส์ใกล้วัตถุที่มองเห็นถูกกำหนดโดยค่า NA ของเลนส์ใกล้วัตถุและความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสงที่ให้แสงสว่าง ยิ่งค่า NA มากเท่าใด ความยาวคลื่นของแสงส่องสว่างก็จะสั้นลง ค่า σ ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น และความละเอียดก็จะยิ่งสูงขึ้น หากต้องการเพิ่มความละเอียด เช่น ลดค่าของ σ คุณสามารถใช้มาตรการต่อไปนี้:

(1) ลดค่าความยาวคลื่น λ และใช้แหล่งกำเนิดแสงที่มีความยาวคลื่นสั้น

(2) เพิ่มค่า n ของตัวกลางเพื่อเพิ่มค่า NA (NA=nsinu/2)

(3) เพิ่มค่า u ของมุมรูรับแสงเพื่อเพิ่มค่า NA

(4) เพิ่มความคมชัดระหว่างสว่างและมืด