提高显微镜分辨率的方法简述

《提高显微镜分辨率的方法简述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、目录1选题背景12方案论证及过程论述12.1像差12.1.1球面像差12.1.2慧形像差22.1.3色像差22.2照明对显微镜分辨率的影响22.2.1非相干光照明22.2.2相干光照明22.2.3部分相干光照明32.2.4临界照明32.3衍射32.3.1对两个发光点的分辨率32.3.2对不发光物体的分辨率42.4光噪声63结果分析64结论74.1提高光学显微镜与电子显微镜分辨率的方法74.1.1提高光学显微镜分辨率的方法74.1.2如何提高电子显微镜分辨率7参考文献91选题背景显微镜是实验室最重要的设备之一，对观察微小物体细节的显微镜

2、来说，评价光学显微镜及电子显微镜的重要指标之一是分辨本领。显微镜的分辨能力是指其分辨近距离物体细微结构的能力，它主要是显微镜的性能决定。通常是以显微镜的分辨率级即显微镜能分辨开两个物点的最小距离d来表示，d值越小，则显微镜的分辨能力越强。人眼本身就是一台显微镜，在标准照明条件下，人眼在明视距离(国际公认为25cm)上的分辨率约等于1/10mm。对于观察两条直线来说，由于直线能刺激一系列神经细胞，眼睛的分辨率还能提高一些，这就是显微镜的分划板使用双线对准的原理所在。人眼的分辨率只有1/10mm，那么比1/10mm小的物体或比1/10mm

3、近的两个微小物体的距离，人眼就无法分辨了。这时人们开始研制出放大镜和显微镜，显微镜的分辨率计算公式为：d=0.61入/NA；式中：d为分辨率(μm)；入为光源波长(μm)；NA为物镜的数值口径(也称镜口率)。造成显微镜光学像欠缺的因素主要在物镜组，有像差、衍射和光噪声等，它们是影响显微镜分辨率的主要因素，其次照明对显微镜的分辨率也有一定的影响。对于显微镜的使用者来讲，应该对造成显微镜分辨率下降的因素有比较清楚的认识，并知道克服和减少这些因素的方法。本文从几何像差、色像差、衍射、干涉和照明几个方面分析了对显微镜分辨率的影响,指出了孔径数

4、的增加，从衍射角度看对显微镜分辨率的提高有好处，但从几何像差的角度看则会降低显微镜的分辨率;并指出了照明对显微镜分辨率的影响是不可忽略的等。2方案论证及过程论述2.1像差像差可分为单色像差和色像差两大类。单色像差有五种：（1）球面像差；（2）彗形像差；（3）像散；（4）像场弯曲；（5）畴变。其中（1）和（2）是由大孔径引起的，（3）、（4）、（5）是由大视场引起的。显微镜需要大孔径，但不需要大视场，所以显微镜的单色像差主要是（1）和（2）。2.1.1球面像差单球面公式只有在满足近轴光线的条件下才能成立。当孔径较大时，有许多远轴光线也进

5、入了透镜，近轴光线和远轴光线经透镜折射后不能在同一点上会聚。换句话说，主轴上一物点经透镜成像后，像不是一个点，而是一个圆斑，这样就产生了球面像差。消除的方法有二：一是在透镜前加一光阑，用以限制远轴光线的进入。这样做，会使显微镜的孔径数降低，从而降低了显微镜的分辨率。二是用复合透镜法，显微镜物镜就是1采用这种方法制作的。22.1.2慧形像差傍轴物点.它正适用于显微镜发出的宽阔光束经透镜后在像平面上不再交于一点，而是形成如彗星样的亮斑，称为慧形像差。球差和慧差往往混在一起，只有当轴上物点的球差已消除时，才能明显地观察到傍轴物点的慧差。2.

6、1.3色像差由于折射率随颜色、波长而变，同一物点不同颜色的光所成的像，无论位置和大小都不同，这样就产生了色像差。消除的方法是采用消色差透镜组，即用冕牌玻璃的凸透镜和火石玻璃的凹透镜组成复合透镜。当把由几何光学计算得到的几何像差和色像差基本消除后，由于存在衍射效应，理想成像条件仍不能满足。2.2照明对显微镜分辨率的影响2.2.1非相干光照明瑞利判据的前提就是两光点的光是非相干光。一般我们讨论的两光点都是自然光，这样，由两点发出的光在像面上叠加时，遵守强度叠加法则。当一个物点（点光源）在像平面上产生的爱里斑的中心正好落在近傍的第二个物点（

7、点光源）所产生的爱里斑的边缘上时，则说它们是显微镜刚能分辨的两个物点（点光源），绘出两物点（等亮度）间隔为瑞利间格(即后面（8）式中的d)时两个爱里斑的重叠情况，就能得到合强度曲线，这曲线在两个峰值的中间有一个凹陷，其最低点的强度Ic等于峰值Io的0.735倍，即：Ic：：Io=0.735：1这可以看作是瑞利判据的强度表述：若在两个点像的中央，合成强度分布有26.5%的下陷，则我们说对应的两个物点刚刚能被分辨。2.2.2相干光照明用发自一点的单色光来照明标本，从标本上相邻两点发出的光是相干光。在两物点间隔为瑞利间格时，将像的强度曲线绘

8、制出来。这时我们看到两个像点中央的光强度没有凹陷，反而高出原最大值的47%。为什么会这样呢？是因为相干光照明引起的。当两物点（点光源）发出的光是相干光时，在像平面上是振幅相加（干涉）而不是强度相加。为了对相干照明下的两物