ปัจจัยที่ส่งผลต่อความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์มีอะไรบ้าง?

ปัจจัยที่ส่งผลต่อความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์มีอะไรบ้าง?

1. ความแตกต่างของสี
ความคลาดเคลื่อนสีถือเป็นข้อบกพร่องร้ายแรงในการถ่ายภาพด้วยเลนส์ มันเกิดขึ้นเมื่อใช้แสงโพลีโครมาติกเป็นแหล่งกำเนิดแสง แสงสีเอกรงค์ไม่ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนสี แสงสีขาวประกอบด้วยเจ็ดประเภท ได้แก่ แดง ส้ม เหลือง เขียว ฟ้า คราม และม่วง ความยาวคลื่นของแสงแต่ละชนิดแตกต่างกัน ดังนั้นดัชนีการหักเหของแสงเมื่อผ่านเลนส์จึงแตกต่างกันเช่นกัน ด้วยวิธีนี้ จุดบนด้านวัตถุอาจก่อให้เกิดจุดสีที่ด้านภาพ

โดยทั่วไปความคลาดเคลื่อนสีจะรวมถึงความคลาดเคลื่อนสีตามตำแหน่งและความคลาดเคลื่อนสีแบบขยาย ความคลาดเคลื่อนสีตามตำแหน่งจะทำให้ภาพมีจุดสีหรือรัศมีเมื่อดูที่ตำแหน่งใดๆ ซึ่งทำให้ภาพเบลอ และการขยายความคลาดเคลื่อนสีทำให้ภาพมีขอบสี

2. ความคลาดเคลื่อนทรงกลม
ความคลาดเคลื่อนทรงกลมคือความแตกต่างของเฟสสีเดียวที่จุดบนแกนเนื่องจากพื้นผิวทรงกลมของเลนส์ ผลลัพธ์ของความคลาดเคลื่อนทรงกลมคือ หลังจากถ่ายภาพจุดหนึ่ง จุดนั้นจะไม่ใช่จุดสว่างอีกต่อไป แต่เป็นจุดสว่างที่มีจุดศูนย์กลางสว่างและค่อยๆ เบลอขอบ จึงส่งผลต่อคุณภาพของภาพ

การแก้ไขความคลาดเคลื่อนทรงกลมมักถูกกำจัดโดยการใช้เลนส์ร่วมกัน เนื่องจากความคลาดเคลื่อนทรงกลมของเลนส์นูนและเลนส์เว้าอยู่ตรงข้ามกัน จึงสามารถเลือกเลนส์นูนและเลนส์เว้าที่ทำจากวัสดุต่างกันและติดกาวเข้าด้วยกันเพื่อกำจัดความคลาดเคลื่อนดังกล่าว ในกล้องจุลทรรศน์รุ่นเก่า ความคลาดเคลื่อนทรงกลมของเลนส์ใกล้วัตถุยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ และควรจับคู่กับช่องมองภาพชดเชยที่สอดคล้องกันเพื่อให้ได้ผลการแก้ไข โดยทั่วไป ความคลาดเคลื่อนทรงกลมของกล้องจุลทรรศน์ชนิดใหม่จะถูกกำจัดโดยเลนส์ใกล้วัตถุ

3. โคม่า
อาการโคม่าคือความแตกต่างของเฟสเอกรงค์ที่จุดนอกแกน เมื่อจุดวัตถุนอกแกนถูกถ่ายภาพด้วยลำแสงที่มีรูรับแสงขนาดใหญ่ หลังจากที่ลำแสงที่ปล่อยออกมาผ่านเลนส์และไม่ตัดกันที่จุดใดจุดหนึ่งอีกต่อไป ภาพของจุดแสงจะมีรูปร่างเป็นลูกน้ำ ซึ่งมีรูปร่างเหมือน ดาวหางจึงเรียกว่า "โคม่า"

4. สายตาเอียง
สายตาเอียงยังเป็นจุดต่างเฟสเอกรงค์นอกแกนที่ส่งผลต่อความชัดเจน เมื่อขอบเขตการมองเห็นมีขนาดใหญ่ จุดของวัตถุบนขอบจะอยู่ห่างจากแกนแสง และลำแสงจะเอียงอย่างมาก ทำให้เกิดอาการสายตาเอียงหลังจากผ่านเลนส์ สายตาเอียงทำให้จุดวัตถุเดิมกลายเป็นเส้นสั้นสองเส้นที่แยกจากกันและตั้งฉากกันหลังการถ่ายภาพ หลังจากรวมเข้ากับระนาบภาพในอุดมคติแล้ว จุดรูปไข่จะถูกสร้างขึ้น อาการสายตาเอียงจะถูกกำจัดออกไปด้วยการผสมผสานเลนส์ที่ซับซ้อน

5. ดนตรีภาคสนาม
ความโค้งของสนามเรียกอีกอย่างว่า "ความโค้งของสนาม" เมื่อเลนส์มีความโค้งของสนาม จุดตัดของลำแสงทั้งหมดจะไม่ตรงกับจุดภาพในอุดมคติ แม้ว่าแต่ละจุดจะได้จุดภาพที่ชัดเจน แต่ระนาบภาพทั้งหมดก็เป็นพื้นผิวโค้ง ด้วยวิธีนี้ ทำให้ไม่สามารถมองเห็นใบหน้าทั้งหมดได้อย่างชัดเจนในระหว่างการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์ ซึ่งทำให้การสังเกตและการถ่ายภาพทำได้ยาก ดังนั้น วัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์เพื่อการวิจัยโดยทั่วไปจึงเป็นวัตถุประสงค์ในสนามเรียบ ซึ่งได้รับการแก้ไขความโค้งของสนามแล้ว

6. การบิดเบือน
ความแตกต่างของเฟสต่างๆ ที่กล่าวถึงข้างต้น ยกเว้นความโค้งของสนาม ล้วนส่งผลต่อความชัดเจนของภาพ การบิดเบือนเป็นความแตกต่างของเฟสอีกประเภทหนึ่งซึ่งความร่วมศูนย์ของลำแสงไม่ถูกทำลาย ดังนั้นความชัดเจนของภาพจึงไม่ได้รับผลกระทบ แต่รูปร่างของภาพจะบิดเบี้ยวเมื่อเทียบกับวัตถุต้นฉบับ

(1) เมื่อวัตถุตั้งอยู่เกินสองเท่าของทางยาวโฟกัสที่ด้านวัตถุของเลนส์ ภาพจริงกลับด้านที่ลดลงจะเกิดขึ้นภายในสองเท่าของทางยาวโฟกัสที่ด้านภาพและนอกโฟกัส

(2) เมื่อวัตถุอยู่ที่สองเท่าของทางยาวโฟกัสของด้านวัตถุของเลนส์ ภาพจริงกลับด้านที่มีขนาดเท่ากันจะเกิดขึ้นที่สองเท่าของทางยาวโฟกัสของด้านภาพ

(3) เมื่อวัตถุอยู่ภายในสองเท่าของทางยาวโฟกัสของด้านวัตถุของเลนส์ แต่อยู่นอกโฟกัส รูปภาพจริงกลับหัวที่ขยายใหญ่ขึ้นจะเกิดขึ้นเกินสองเท่าของทางยาวโฟกัสของด้านภาพ

(4) เมื่อวัตถุอยู่ที่โฟกัสด้านวัตถุของเลนส์ จะไม่สามารถถ่ายภาพด้านภาพได้

(5) เมื่อวัตถุอยู่ในโฟกัสของด้านวัตถุของเลนส์ จะไม่เกิดภาพขึ้นที่ด้านภาพ และภาพเสมือนจริงที่ขยายใหญ่ขึ้นจะเกิดขึ้นที่ด้านเดียวกันของด้านวัตถุของเลนส์ในตำแหน่งที่ไกลออกไป มากกว่าวัตถุ

ความละเอียด ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์หมายถึงระยะห่างขั้นต่ำระหว่างจุดวัตถุสองจุดซึ่งกล้องจุลทรรศน์สามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจน หรือที่เรียกว่า "อัตราการแยกแยะ" สูตรการคำนวณคือ σ=γ/NA โดยที่ σ คือระยะห่างความละเอียดขั้นต่ำ แลมบ์คือความยาวคลื่นของแสง NA คือรูรับแสงตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุ จะเห็นได้ว่าความละเอียดของเลนส์ใกล้วัตถุถูกกำหนดโดยปัจจัย 2 ประการ ได้แก่ ค่า NA ของเลนส์ใกล้วัตถุและความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสง ยิ่งค่า NA มากขึ้น ความยาวคลื่นของแสงส่องสว่างก็จะสั้นลง ค่า σ ก็ยิ่งน้อยลง และความละเอียดก็จะยิ่งสูงขึ้น หากต้องการปรับปรุงความละเอียด กล่าวคือ ลดค่า σ ให้ใช้มาตรการต่อไปนี้:

(1) ลดค่าความยาวคลื่น แล และใช้แหล่งกำเนิดแสงที่มีความยาวคลื่นสั้น

(2) เพิ่มค่ากลาง n เพื่อเพิ่มค่า NA (NA=nsinu/2)

(3) เพิ่มค่ามุมรูรับแสง u เพื่อเพิ่มค่า NA

(4) เพิ่มความแตกต่างระหว่างแสงและความมืด