徠卡熒光顯微鏡的工作原理
徠卡熒光顯微鏡的工作目標(biāo)是對(duì)樣品得到一個(gè)放大像,使原來(lái)肉眼看不見(jiàn)的細(xì)節(jié)能變得清晰可見(jiàn)。這里有兩個(gè)基本的性能指標(biāo):一是分辨率極限,二是zui高有效放大倍數(shù)。分辨率是分辨物體細(xì)節(jié)的zui小極限。儀器可分辨的zui小細(xì)節(jié)經(jīng)適當(dāng)放大后,變成人眼所能看清者。顯然,如果超越了儀器分辨率的能力,即使進(jìn)一步提高放大倍數(shù),也不能讓人清晰看到更小的細(xì)節(jié)。這種現(xiàn)象必須借助于光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)來(lái)解釋。
徠卡熒光顯微鏡中所用的可見(jiàn)光源是波長(zhǎng)為400一800nm的電磁波。波傳播的特性之一是衍射。衍射就是波遇到障礙物時(shí)能偏離直線傳播的性質(zhì)。根據(jù)基礎(chǔ)物理知識(shí)可知,由于實(shí)際光學(xué)儀器都有限制光束的“窗口”(光學(xué)顯微鏡中的“窗口”就是物鏡邊緣所限制的透光范圍),它造成的衍射效應(yīng)會(huì)使每個(gè)物點(diǎn)形成的像都是有所擴(kuò)展的衍射光斑??康锰南顸c(diǎn)彼此重登起來(lái),會(huì)使畫面中的細(xì)節(jié)變得模糊不清。其它光學(xué)顯微鏡中還有一些像差(如球差和色差等)也會(huì)使像點(diǎn)展寬,但它們大多可以校矯正。所以衍射差就成了限制光學(xué)顯微鏡分辨率的*重要因素。
根據(jù)Huy8en分FmsMl原理可以得出:一個(gè)物點(diǎn)所形成的衍射像斑是一種強(qiáng)度大部分(約84%)集中在中心圓斑,而周圍伴有強(qiáng)度逐漸減弱的若干離散同心環(huán)的衍射花樣。中心圓斑(也稱Airy圓斑)的半徑r約為:
r≈0.16λ/sinθ
式中:λ—顯微鏡像方所用介質(zhì)中的光波長(zhǎng)
θ —物鏡光闌(即物鏡“窗口”)對(duì)像點(diǎn)所張的半角.亦稱像方物鏡孔徑角或電子束半張角。光學(xué)儀器中通常采用Rayl出gh判據(jù)作為分辨率的標(biāo)準(zhǔn),即當(dāng)一個(gè)囚斑像約中心剛好落在另一相鄰圓斑像的邊緣上時(shí),這兩個(gè)俄恰好能被分辨。因此圖像上可分辨的zui小距離眾就是Airy圓斑的半徑r。
通常被稱為顯微鏡的數(shù)值孔徑(numericalaperture)。由式得知,因可見(jiàn)光的波長(zhǎng)局限在400nm到800nm之間,故若要縮小可分辨距離久,就必須增大數(shù)值孔徑。但是為此只能靠提高的值,具體做法可以是在載物片與物鏡之間加油滴等。