Застосування рідини в мікроскопії
Занурення рідини між зразком і лінзою об’єктива мікроскопа має численні важливі переваги в мікроскопії, як для світлової, так і для електронної мікроскопії.
Зменшення заломлення
Коли світло переходить з одного середовища в інше, воно заломлюється (змінює напрямок). Це спотворення може порушити чіткість зображення, особливо при спостереженні об’єктів, що знаходяться в рідкому середовищі або з нього.
Занурення рідини між зразком і об’єктивом дозволяє співвіднести показники заломлення зразка і рідини. Це зменшує заломлення світла на межі зразка і об’єктива, забезпечуючи більш чітке зображення зі зменшеними абераціями (оптичними дефектами).
Підвищення роздільної здатності
Роздільна здатність мікроскопа визначає найменший розмір об’єкта, який може бути розрізнений. Теоретична межа роздільної здатності для світлового мікроскопа визначається числовою апертурою (НА) об’єктива, яка залежить від діаметра лінзи об’єктива і показника заломлення середовища між зразком і об’єктивом.
Занурювальні середовища з високим показником заломлення, такі як іммерсійна олія (NA ~ 1,52), дозволяють збільшити НА і, таким чином, покращити роздільну здатність мікроскопа.
Зменшення розсіювання світла
Коли світло проходить через біологічний зразок, який багатою розсіювальними структурами, відбувається втрата контрасту і чіткості зображення. Занурювальні середовища можуть зменшити розсіювання світла, оскільки вони мають схожий показник заломлення з біологічними структурами, що зменшує відбиття та заломлення світла.
Захист зразка
Занурювальні рідини, особливо високоякісна іммерсійна олія, забезпечують захисний шар між об’єктивом і зразком. Це допомагає запобігти пошкодженню або забрудненню цінних або ніжних зразків.
Додаткові переваги в електронній мікроскопії
В електронній мікроскопії рідини використовуються в якості транспортного середовища для зразків, що робить зображення більш стабільними і менш схильними до висихання або пошкодження. Вони також можуть бути використані для поліпшення проникності електронів і зменшення зарядних артефактів на зображеннях.
Найпоширеніші занурювальні рідини
У світловій мікроскопії найбільш поширеними занурювальними рідинами є:
* Іммерсійна олія (NA ~ 1,52)
* Вода (NA ~ 1,33)
* Гліцерин (NA ~ 1,47)
В електронній мікроскопії широко використовуються:
* Розчини солей металів (осмій, уран)
* Пластикові смоли
Вибір занурювальної рідини
Вибір занурювальної рідини залежить від конкретного застосування і типу зразка, що досліджується. Важливими факторами є:
* Показник заломлення зразка
* Потрібна роздільна здатність
* Захисні та контрастні властивості рідини
* Послідовність протоколу фарбування або обробки зразка
Занурювальні рідини є невід’ємним інструментом в мікроскопії, що дозволяє домогтися оптимальної якості зображення, захисту зразка і виявлення тонких деталей в біологічних та матеріалознавчих зразках.
Запитання 1: Навіщо додають рідину між предметом і об'єктивом мікроскопа?
Відповідь: Щоб забезпечити чітке і неспотворене зображення об'єкта. Рідина вирівнює поверхню предмета, усуваючи повітряні зазори, які можуть спотворювати світлові промені та знижувати роздільну здатність мікроскопа.
Запитання 2: Яку рідину використовують для заповнення простору між предметом і об'єктивом?
Відповідь: Зазвичай використовують іммерсійне масло, яке має високий показник заломлення, подібний до скла. Це зводить до мінімуму заломлення світла на межі предмет-рідина та рідина-об'єктив, що забезпечує чіткіше зображення.
Запитання 3: Коли необхідно використовувати іммерсійне масло?
Відповідь: Іммерсійне масло використовується при використанні об'єктивів з високим збільшенням (зазвичай 100x або вище). На низьких збільшеннях достатньо простого заповнення простору повітрям.
Запитання 4: Чи можна використовувати воду замість іммерсійного масла?
Відповідь: Так, воду можна використовувати замість іммерсійного масла, але це може призвести до дещо нижчої роздільної здатності внаслідок різниці у показниках заломлення. Крім того, вода може випаровуватися, що призведе до погіршення зображення.
Запитання 5: Які переваги використання іммерсійного масла?
Відповідь: Використання іммерсійного масла покращує роздільну здатність і контрастність мікроскопічних зображень, дозволяючи спостерігати дрібніші деталі об'єкта. Також збільшується глибина різкості, що забезпечує чітке зображення товстіших зразків.