Độ phân giải của kính hiển vi là gì? Các yếu tố ảnh hưởng đến độ phân giải

Độ phân giải là một trong những thông số quan trọng nhất quyết định khả năng quan sát của kính hiển vi. Dù kính có độ phóng đại rất lớn nhưng nếu độ phân giải thấp thì hình ảnh thu được vẫn bị mờ, không thể phân biệt rõ các chi tiết nhỏ. Vậy độ phân giải của kính hiển vi là gì? Những yếu tố nào ảnh hưởng đến thông số này và các dòng kính hiển vi hiện nay có độ phân giải ra sao? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

Độ phân giải của kính hiển vi là gì?

Độ phân giải của kính hiển vi (Resolution) là khả năng phân biệt hai điểm rất gần nhau thành hai điểm riêng biệt khi quan sát. Nói cách khác, đây là chỉ số thể hiện mức độ sắc nét của hình ảnh mà kính hiển vi có thể tạo ra. Ví dụ, nếu hai tế bào hoặc hai cấu trúc nằm rất sát nhau, kính hiển vi có độ phân giải cao sẽ hiển thị chúng thành hai đối tượng tách biệt. Ngược lại, nếu độ phân giải thấp, hai đối tượng này sẽ hòa lẫn thành một và rất khó quan sát.

Cần phân biệt rõ độ phân giải với độ phóng đại. Độ phóng đại chỉ đơn giản là làm cho hình ảnh to ra, còn độ phân giải mới là yếu tố quyết định ảnh phóng đại đó có sắc nét, có nhìn rõ chi tiết hay không. Một kính hiển vi có độ phóng đại rất cao nhưng độ phân giải thấp sẽ chỉ tạo ra hình ảnh to nhưng mờ nhòe. Hiện tượng này trong chuyên ngành gọi là "phóng đại trống" (empty magnification).

Độ phân giải của kính hiển vi quang học được tính theo công thức Abbe – Rayleigh nổi tiếng do nhà vật lý người Đức Ernst Abbe đưa ra vào cuối thế kỷ 19: dmin = 1,22λ / 2NA, trong đó

dmin: khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm có khả năng phân biệt được tính theo công thức

λ: là bước sóng ánh sáng

NA: là khẩu độ số của vật kính.

Công thức này cho thấy giới hạn độ phân giải phụ thuộc vào hai yếu tố cốt lõi: bước sóng ánh sáng sử dụng và khẩu độ số của vật kính. Giá trị dmin càng nhỏ thì độ phân giải càng tốt, vì kính có thể phân biệt được những chi tiết càng nhỏ và càng gần nhau. 

Xem thêm: Thị kính là gì? Thị kính ở vị trí nào trên kính hiển vi?

Những yếu tố ảnh hưởng đến độ phân giải của kính hiển vi

Có nhiều yếu tố quyết định khả năng phân giải của kính hiển vi. Trong đó, các yếu tố dưới đây có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hình ảnh.

Chất lượng vật kính

Vật kính là bộ phận quan trọng nhất quyết định chất lượng hình ảnh của kính hiển vi. Đây là nơi thu nhận ánh sáng từ mẫu vật và tạo nên ảnh đầu tiên trước khi truyền đến thị kính hoặc camera.

Những vật kính có chất lượng cao thường được chế tạo từ nhiều thấu kính quang học đặc biệt, giúp giảm hiện tượng quang sai, méo hình và viền màu. Nhờ đó, hình ảnh thu được sắc nét hơn, độ tương phản cao hơn và khả năng phân giải cũng được cải thiện đáng kể.

Ngoài ra, các vật kính cao cấp như Plan, Plan Fluorite hay Plan Apochromat còn có khả năng hiệu chỉnh quang sai tốt hơn vật kính thông thường, rất phù hợp cho nghiên cứu khoa học hoặc quan sát mẫu vật yêu cầu độ chính xác cao.

Khẩu độ số (NA)

Khẩu độ số (NA - Numerical Aperture) thể hiện khả năng thu nhận ánh sáng của vật kính. Đây được xem là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến độ phân giải. Giá trị NA càng cao thì vật kính càng thu được nhiều ánh sáng hơn, đồng thời tăng khả năng phân biệt các chi tiết nhỏ trên mẫu vật.

NA được tính bằng tích của chiết suất môi trường truyền sáng và sin của bán góc mở cực đại của vật kính ( NA＝ｎ×sinθ). Đây chính là lý do các vật kính dầu (sử dụng dầu có chiết suất cao đặt giữa vật kính và mẫu vật ) luôn cho độ phân giải tốt hơn vật kính khô (dry objective) ở cùng độ phóng đại, vì chiết suất của dầu cao hơn không khí đáng kể. 

Bước sóng ánh sáng

Theo công thức Abbe ở trên, bước sóng ánh sáng (λ) tỷ lệ thuận với khoảng cách phân giải tối thiểu - nghĩa là bước sóng càng ngắn thì độ phân giải càng tốt. Đây là lý do trong kính hiển vi quang học, ánh sáng xanh tím thường được sử dụng để tăng khả năng phân giải vì có bước sóng ngắn hơn ánh sáng đỏ. Đối với kính hiển vi điện tử, chùm electron có bước sóng cực nhỏ nên thiết bị có thể đạt độ phân giải cao gấp hàng nghìn lần kính hiển vi quang học

Tụ quang và hệ thống chiếu sáng

Tụ quang có nhiệm vụ tập trung ánh sáng lên tiêu bản. Nếu tụ quang được điều chỉnh không đúng hoặc nguồn sáng không ổn định, hình ảnh quan sát sẽ giảm độ tương phản và mất chi tiết.

Một hệ thống chiếu sáng tốt cần đảm bảo:

• Ánh sáng phân bố đồng đều.
• Cường độ ánh sáng phù hợp.
• Tụ quang được căn chỉnh chính xác.
• Khẩu độ tụ quang tương thích với vật kính.

Hiện nay, nhiều dòng kính hiển vi sử dụng đèn LED công suất cao kết hợp hệ thống chiếu sáng Köhler, giúp cải thiện đáng kể chất lượng hình ảnh và nâng cao độ phân giải khi quan sát.

Chất lượng tiêu bản

Yếu tố cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng là chất lượng mẫu vật và tiêu bản quan sát. Một tiêu bản tốt cần đảm bảo:

• Độ dày phù hợp.
• Mẫu vật được cắt đều.
• Không có bụi bẩn hoặc bọt khí.
• Được nhuộm màu đúng kỹ thuật nếu cần.
• Kính lamen sạch và trong suốt.

Việc chuẩn bị tiêu bản đúng quy trình không chỉ giúp hình ảnh rõ nét hơn mà còn hạn chế sai số trong quá trình nghiên cứu và phân tích.

Xem thêm: Kính hiển cho vi học sinh: Nên mua loại nào cho phù hợp?

Độ phân giải của các loại kính hiển vi phổ biến hiện nay

Mỗi loại kính hiển vi có nguyên lý tạo ảnh khác nhau, dẫn đến giới hạn độ phân giải rất khác biệt, phù hợp với từng mục đích sử dụng cụ thể.

Kính hiển vi quang học

Đây là loại kính được sử dụng phổ biến trong trường học, phòng thí nghiệm, bệnh viện và các trung tâm nghiên cứu. Kính hiển vi quang học sử dụng ánh sáng khả kiến để tạo ảnh nên độ phân giải tối đa thường đạt khoảng 0,2 µm (200 nm). Mức độ này đủ để quan sát tế bào, mô thực vật, vi khuẩn có kích thước lớn và nhiều loại vi sinh vật khác.

Kính hiển vi soi nổi

Kính hiển vi soi nổi có độ phóng đại thấp hơn kính hiển vi sinh học nhưng cho hình ảnh ba chiều trực quan. Độ phân giải của dòng kính này thường không cao, phù hợp để quan sát linh kiện điện tử, côn trùng, khoáng vật, đá quý hoặc các chi tiết cơ khí có kích thước lớn.

Kính hiển vi huỳnh quang

Loại kính này sử dụng các chất phát huỳnh quang để đánh dấu cấu trúc sinh học. Độ phân giải tương đương kính hiển vi quang học truyền thống, tuy nhiên khả năng phát hiện các cấu trúc đặc hiệu cao hơn nhờ tín hiệu huỳnh quang rõ ràng.

Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

SEM sử dụng chùm electron để quét bề mặt mẫu vật, nhờ vậy độ phân giải của SEM thường đạt từ vài nanomet đến hàng chục nanomet, đủ để quan sát chi tiết cấu trúc bề mặt vật liệu, linh kiện điện tử, mẫu sinh học ở độ phóng đại cực lớn. Đây là thiết bị được dùng nhiều trong ngành vật liệu, bán dẫn và kiểm định công nghiệp. 

Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

TEM là loại kính hiển vi có độ phân giải cao nhất hiện nay. Nhờ sử dụng chùm electron truyền qua mẫu vật siêu mỏng vì chỉ quét trên bề mặt. Độ phân giải của TEM có thể đạt đến cấp độ nguyên tử, dưới 1 nm, cho phép các nhà nghiên cứu quan sát cấu trúc tinh thể, virus, và thậm chí sắp xếp nguyên tử trong vật liệu. Tuy nhiên, đi kèm với độ phân giải vượt trội là yêu cầu khắt khe về chuẩn bị mẫu (mẫu phải rất mỏng) và chi phí đầu tư, vận hành cao hơn nhiều so với kính hiển vi quang học hay SEM. 

Lựa chọn kính hiển vi phù hợp với nhu cầu sử dụng

Việc lựa chọn kính hiển vi không nên chỉ dựa vào độ phóng đại mà cần cân nhắc đến độ phân giải, mục đích sử dụng và loại mẫu vật cần quan sát.

Đối với nhu cầu học tập và giảng dạy, kính hiển vi quang học là lựa chọn phù hợp nhờ chi phí hợp lý và đáp ứng tốt việc quan sát tế bào, mô thực vật hoặc vi sinh vật thông thường.

Trong khi đó, các phòng nghiên cứu, phòng kiểm nghiệm hoặc doanh nghiệp sản xuất vật liệu, linh kiện điện tử thường ưu tiên kính hiển vi điện tử để đạt độ phân giải cao hơn.

Bên cạnh kính hiển vi, người dùng cũng nên đầu tư các phụ kiện như camera kính hiển vi, nguồn sáng LED, vật kính chất lượng cao và phần mềm phân tích hình ảnh để nâng cao hiệu quả quan sát và lưu trữ dữ liệu.

Độ phân giải là yếu tố quyết định khả năng quan sát chi tiết của kính hiển vi và có ý nghĩa quan trọng hơn nhiều so với độ phóng đại. Để đạt được hình ảnh sắc nét, người dùng cần quan tâm đến chất lượng vật kính, khẩu độ số, bước sóng ánh sáng, hệ thống chiếu sáng cũng như chất lượng tiêu bản.

Nếu đang có nhu cầu tìm mua kính hiển vi quang học, kính hiển vi soi nổi, kính hiển vi điện tử cùng các phụ kiện kính hiển vi, thì THB Việt Nam là đơn vị uy tín hàng đầu. Với 14 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tư vấn cho khách hàng chúng tôi cam kết:

• Cung cấp 100% sản phẩm chính hãng, đảm bảo chất lượng tốt nhất. 

• Giá thành ưu đãi, thường xuyên có chương trình giảm giá hoặc tặng quà thiết thực. 

• Thực hiện bảo hành minh bạch theo đúng quy định của nhà sản xuất, hỗ trợ kỹ thuật tận tâm. 

• Đội ngũ kỹ thuật viên sẵn lòng tư vấn, giải đáp mọi thông tin để khách hàng dễ dàng lựa chọn được sản phẩm ưng ý. 

• Giao hàng trên toàn quốc trong thời gian nhanh chóng, đa dạng các hình thức thanh toán. 

• Miễn phí vận chuyển trong phạm vi bán kính 5km với những hóa đơn có giá trị trên 1 triệu đồng.

Liên hệ trực tiếp qua hotline: Hà Nội: 0916.610.499 - Hồ Chí Minh: 0918.132.242 hoặc truy cập website: thbvietnam.com - maydochuyendung.com để nhận được thông tin chi tiết về sản phẩm.