顕微鏡を通して 小さな生物標本を覗いてみると 拡大すると 画像は大きくなりますが 模糊になります観察可能な詳細は提供しませんこの現象は顕微鏡で"空の拡大"として知られており,貴重な観測時間を無駄にするだけでなく,実験結果の誤った解釈につながる可能性があります.空虚の拡大縮小の原因は顕微鏡で 鮮明で信頼性の高い画像を 取得するために研究者は どうすればそれを 避けられるでしょうか?
この 記事 は,空放大 の 原因,それ を 特定 する 基準,それ を 防ぐ 実践 的 な 方法 を 調べ て,最適 な 観察 を するために 顕微鏡 光学 を より 良く 理解 する よう 用人 を 助ける.
空の拡大を理解するには まず基本的な顕微鏡光学を見直さなければなりません 標準的な顕微鏡は 客観レンズと眼鏡で構成されています総拡大幅が両構成要素の拡大幅の積で例えば,40×レンズと10×眼鏡を組み合わせると,合計拡大が400×になります.しかし,拡大だけでは不十分です.解像度は画像品質を決定します.
解像度 (解像度) とは,顕微鏡が隣接する2つの物体を区別する能力を指す.より高い解像度により,より細かい詳細を観察することができる.レイリー基準によると,2つの物体間の最小識別可能な距離 (d) は,約0です.光波長の0.6倍.これは解像度が観測波長によって変化することを意味します.例えば:
人間の目は通常 0.1-0.25mm 未満の構造を解像できません.顕微鏡は観測可能な範囲に標本を拡大します.紫外線,紫外線,紫外線,紫外線,紫外線,紫外線,紫外線,紫外線,紫外線,紫外線,紫外線,紫外線などデジタル顕微鏡カメラが必要です (人間の目には直接認識できないので)白い光は直接眼鏡で観察することができます.
数値アパルチャー (NA) は,鏡頭の光収集能力と解像度を測定する. n × sin α (n = 介質の屈折率,α = 鏡頭のアパルチャ角の半分) と定義される.NA は開口角によって増加する解像度を向上させる.開口角が90°を超えず,空気の屈折率が≈1であるため,乾燥対象は通常NA値 <1.油浸し対象 (屈折率が≈1である).4) NAと解決を大幅に改善する.
顕微鏡の解像度と拡大は相互依存している.低功率のオブジェクトは,一般的により小さなNA値とより低い解像度を有し,高功率のオブジェクトはより大きなNA値 (例えば,40×空中対象は通常 NA=0.8) しかし,NAの上限は有効拡大を制限する.
有用拡大範囲 (UMR) は,顕微鏡が与えられた波長とNA値に対して有意義な詳細を提供する拡大範囲を表します.この範囲を超えた拡大は,新しい詳細を明らかにすることなく,画像を単に拡大するだけです.空の拡大の本質です..
| 光波長 (λ,nm) | 使用可能な拡大範囲 (UMR) |
|---|---|
| 550 (白い光) | 500 × NA < UMR < 1,000 × NA |
| 400 (紫外線) | 700 × NA < UMR < 1,400 × NA |
| 340 (紫外線) | 800 × NA < UMR < 1,600 × NA |
| NA | 550nm (白色) | 400nm (紫) | 340nm (UV) |
|---|---|---|---|
| 0.95 | 475×950× | 665 × ¥1,330 × | 760×"520× |
| 1.0 | 500 × 1,000 × | 700 × 1,400 × | 800 × 1,600 × |
| 1.3 | 650 × 1,300 × | 910×"820× | 1,040×2,080× |
| 1.4 | 700 × 1,400 × | 980×"960× | 1120×2,240× |
例えば,白光を使用する1.4 NAのレンズにはUMRが700×1,400×である.拡大を2,000×に設定すると,追加的な詳細を明らかにせずに画像を拡大するだけで,不透明化を引き起こす可能性があります.
数字顕微鏡システムは非常に高い拡大率を宣伝する.しかし,可視光顕微鏡は一般的に,有効に≈2,000×拡大率を超えない (1.4 NAの目標).この値を超えた拡大は空の拡大です.追加的な詳細を明らかにすることなく画像のサイズを拡大します..
顕微鏡 は 顕微鏡 の 世界 を 調べる ため の 強力 な 道具 に なっ て い ます が,その 効果 は 適切 に 用いる こと に 依存 し て い ます.解像度とUMR原理を理解することで,研究者は空の拡大を避け,明確なオプティクスを選択する際には,NA値,波長,実験要件を考慮し,拡大が有効範囲内に保たれるようにしてください.顕微鏡による観察は 拡大するよりも 明確さを重視します - 研究者達が知的な選択をすることでしか 顕微鏡上の謎を 明らかにできないのです.
