В световой микроскопии , масло погружения является метод , используемый для повышения разрешающей способности в виде микроскопа . Это достигается путем погружения линзы объектива и образца в прозрачное масло с высоким показателем преломления , что увеличивает числовую апертуру линзы объектива.
Без масла световые волны отражаются от предметного стекла через покровное стекло, через воздух и попадают в линзу микроскопа (см. Цветной рисунок справа). Если волна не выходит под углом 90 градусов, она скручивается, когда ударяется о новое вещество, причем величина скручивания зависит от угла. Это искажает изображение. Воздух сильно отличается от стекла, что значительно отличается от масла, которое больше похоже на стекло. В идеале между ними должно быть стекло, но оно треснет. Нефть - следующая лучшая вещь.
Иммерсионные масла - это прозрачные масла, которые обладают определенными оптическими и вязкостными характеристиками, необходимыми для использования в микроскопии. Типичные используемые масла имеют показатель преломления около 1,515. [1] Целью масла погружения является линза объектива специально разработан для использования таким образом. Многие конденсаторы также дают оптимальное разрешение, когда линза конденсора погружена в масло.
Теоретические основы [ править ]
Линзы реконструируют свет, рассеянный предметом. Для успешного достижения этой цели в идеале должны быть собраны все порядки дифракции. Это связано с углом раскрытия линзы и ее показателем преломления. Разрешение микроскопа определяется как минимальное расстояние, необходимое между двумя исследуемыми объектами, чтобы микроскоп мог различить их как отдельные объекты. Это минимальное расстояние обозначается буквой δ. Если два объекта разделены расстоянием меньше, чем δ, они будут отображаться в микроскопе как один объект.
Мера разрешающей способности RP линзы определяется ее числовой апертурой NA:
где λ - длина волны света. Отсюда ясно, что хорошее разрешение (малое δ) связано с большой числовой апертурой.
Числовая апертура объектива определяется как
где α 0 - половина угла, охватываемого линзой объектива, видимой из образца, а n - показатель преломления среды между линзой и образцом (≈1 для воздуха).
Современные объективы могут иметь числовую апертуру до 0,95. Поскольку sin α 0 всегда меньше или равен единице (число «1»), числовая апертура никогда не может быть больше единицы для линзы объектива в воздухе. Однако, если пространство между линзой объектива и образцом заполнено маслом, числовая апертура может принимать значения больше единицы. Это потому, что масло имеет показатель преломления больше 1.
Объективы для масляной иммерсии [ править ]
Из вышеизложенного следует, что масло между образцом и линзой объектива улучшает разрешающую способность в 1 / n раз . Объективы, специально разработанные для этой цели, известны как масляные иммерсионные.
Масляные иммерсионные объективы используются только при очень больших увеличениях, требующих высокой разрешающей способности. Объективы с большим увеличением имеют короткое фокусное расстояние , что облегчает использование масла. Масло наносится на образец (обычный микроскоп), и столик поднимается, погружая объектив в масло. (В инвертированных микроскопах масло наносится на объектив).
Показатели преломления масла и стекла в первом элементе линзы почти одинаковы, что означает, что преломление света при попадании в линзу будет небольшим (масло и стекло оптически очень похожи). Необходимо использовать подходящее иммерсионное масло для линз объектива, чтобы обеспечить точное соответствие показателей преломления . Использование масляной иммерсионной линзы с неправильным иммерсионным маслом или вообще без иммерсионного масла может привести к сферической аберрации. Сила этого эффекта зависит от величины рассогласования показателей преломления.
Погружение в масло обычно можно использовать только для жестко установленных образцов, в противном случае поверхностное натяжение масла может сдвинуть покровное стекло и таким образом сдвинуть образец под ним. Это также может происходить в инвертированных микроскопах, потому что покровное стекло находится под предметным стеклом.
Иммерсионное масло [ править ]
![[значок]](/wiki/File:Wiki_letter_w_cropped.svg){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( Январь 2008 г. ) |
До появления синтетических иммерсионных масел в 1940-х годах широко использовалось масло кедрового дерева . Кедровое масло имеет показатель преломления примерно 1,516. Числовая апертура объектива с кедровым маслом обычно составляет около 1,3. Однако кедровое масло имеет ряд недостатков: оно поглощает синий и ультрафиолетовый свет, желтеет с возрастом, обладает достаточной кислотностью, чтобы потенциально повредить объектив при многократном использовании (за счет воздействия на цемент, используемый для соединения линз ), а разбавление его растворителем изменяет его вязкость ( а также показатель преломления и дисперсия). Кедровое масло необходимо удалить с объектива сразу после использования, прежде чем оно затвердеет, поскольку удаление затвердевшего кедрового масла может повредить линзу. В современной микроскопии чаще используются синтетические иммерсионные масла, поскольку они устраняют большинство этих проблем. [2] Значения NA 1,6 могут быть достигнуты с различными маслами. В отличие от натуральных масел синтетические масла не затвердевают на линзе и обычно могут оставаться на объективе в течение нескольких месяцев, хотя для наилучшего обслуживания микроскопа лучше всего удалять масло ежедневно. Со временем масло может попасть в переднюю линзу объектива или в тубус объектива и повредить объектив.
Существуют разные типы иммерсионных масел с разными свойствами в зависимости от типа микроскопии, которую вы будете выполнять. Тип A и тип B являются иммерсионными маслами общего назначения с различной вязкостью. [3] Иммерсионное масло типа F лучше всего использовать для флуоресцентной визуализации при комнатной температуре (23 ° C), а масло типа N предназначено для использования при температуре тела (37 ° C) для визуализации живых клеток.
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ "Объективы микроскопа: иммерсионная среда" Мортимера Абрамовица и Майкла В. Дэвидсона , Центр ресурсов по микроскопии Olympus (веб-сайт), 2002.
- ^ Cargille, Джон (1985) [1964], «Погружение масло и микроскоп» , Нью - Йорк Микроскопическое Общество Yearbook , архивируются с оригинала на 2011-09-11 , извлекаться 2008-01-21
- ^ Labs, Cargille. «О иммерсионных маслах» . Cargille Labs . Проверено 4 декабря 2019 .
- Практическая микроскопия, проведенная LC Martin и BK Johnson, Глазго (1966).
- Световая микроскопия JK Solberg, Tapir Trykk (2000).
Внешние ссылки [ править ]
- «Объективы микроскопа: иммерсионная среда» Мортимера Абрамовица и Майкла В. Дэвидсона, Центр ресурсов по микроскопии Olympus (веб-сайт), 2002.
- «Иммерсионная масляная микроскопия» Дэвида Б. Фанкхаузера, биология Университета Цинциннати , Клермон-колледж (веб-сайт), 30 декабря 2004 г.
- «История масляных иммерсионных линз» Джима Соллидея, Юго-западный музей инженерии, связи и вычислений (веб-сайт), 2007 г.
- «Иммерсионное масло и микроскоп» Джона Дж. Карджилла, Ежегодник Нью-Йоркского микроскопического общества , 1964 г. (пересмотренный, 1985 г.). (Архивировано в Cargille Labs (веб-сайт).)
