作者pagepage (pagepage)
看板Physics
標題[問題] 顯微鏡的不完美是如何產生的?
時間Sat Nov 15 17:13:42 2014
一般顯微鏡頂多看到幾個微米等級就已經是很好的顯微鏡了(吧?)
但是光的繞射極限應當是波長的一半(可見光為數百奈米)
這中間的差距是什麼因子產生的呢?
是因為透鏡無法做到完美嗎？還是有其他的原因?
如果想深入了解的話有沒有推薦什麼書呢
查了很多關鍵字都只有找到幾何光學的課本而已
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 114.45.53.143
※ 文章網址: http://webptt.com/m.aspx?n=bbs/Physics/M.1416042825.A.644.html
1F：推 bjiyxo: 對於一小圓孔直徑D針孔成像，光源波長l，藉由Huygen's Pri 11/15 17:58
2F：→ bjiyxo: nciple(惠根斯原理)的概念計算出兩點如果在小於1.22l/D時 11/15 17:58
3F：→ bjiyxo: 將恰無法分辨，所以若透鏡為完美，無論放大倍率多少皆無法 11/15 17:58
4F：→ bjiyxo: 逃脫上述式子的繞射極限 11/15 17:58
5F：→ bjiyxo: 至於中間推導式子建議非理工相關科系無須了解，中間涵蓋 11/15 18:01
6F：→ bjiyxo: 太多大學數學 11/15 18:01
抱歉可能沒講清楚，我不是要算繞射極限
我的問題在於，一般的顯微鏡的倍率跟繞射極限還有段距離
但是製作一個近乎完美的透鏡在現在科技應該不是太困難的事? (還是說這其實很難?)
那麼一個不那麼好的顯微鏡，通常是哪個環節有缺陷造成它無法達到繞射極限呢?
※ 編輯: pagepage (114.45.53.143), 11/15/2014 20:40:34
※ 編輯: pagepage (114.45.53.143), 11/15/2014 20:41:52
7F：推 kanonehilber: 像差吧 11/15 20:45
8F：推 tsongs: 完美的OO那有可能不難 純淨沒有雜質就不簡單 11/15 21:40
9F：→ tsongs: 很多是實驗室千百次試到一次數據 離量產還很遙遠 11/15 21:42
10F：→ bjiyxo: 很抱歉可能我誤解了，不過這方面原po可以從兩方面瞭解：1 11/15 21:46
11F：→ bjiyxo: 請試著想想有沒有任何透鏡可以滿足通過鏡心不偏折，仔細想 11/15 21:46
12F：→ bjiyxo: 想應該就會發現這不可能，所以我們都需要多個透鏡以矯正2 11/15 21:46
13F：→ bjiyxo: 非球透鏡製作困難，但球透鏡只有近軸（靠近中間）才勉強 11/15 21:46
14F：→ bjiyxo: 符合要求，而且非球透鏡上的平整也要求很高 11/15 21:46
謝謝
似乎我把問題想得太簡單了(原本以為花功夫做個模具，事後就可量產了)
感謝各位回復
※ 編輯: pagepage (114.45.53.143), 11/15/2014 23:40:17
15F：推 harrey810719: 像差影響非常大，以電子顯微鏡來說，繞射極限跟 11/16 00:33
16F：→ harrey810719: 實際的解析度，大概差了1000倍，當然也有部份原因 11/16 00:33
17F：→ harrey810719: 是因為電磁透鏡本來就很難做，不過很好奇有沒有熟悉 11/16 00:33
18F：→ harrey810719: 光學透鏡的大大能夠分享一下實際的製備瓶頸在哪？ 11/16 00:34
19F：→ bjiyxo: 樓上h大拿電子顯微鏡跟光學顯微鏡比較有點奇怪，光學顯微 11/16 01:56
20F：→ bjiyxo: 鏡是真的透鏡，電子顯微鏡則是使用磁場來作為透鏡 11/16 01:57
21F：→ bjiyxo: 剛剛查了查資料，國外有賣到光學顯微鏡做到0.1微米的， 11/16 02:05
22F：→ bjiyxo: 只是價格天價XD 11/16 02:05
23F：推 lopq5201314: 0.1微米是在什麼波長底下的解析度? 也太厲害! 11/16 08:27
24F：→ lopq5201314: 跪求大大分享資料! 11/16 08:27
25F：→ saltlake: 繞射極限的估計式之推導可在啥書或論文見到? 11/16 12:13
26F：→ saltlake: 工程書多僅可見到但無推導 11/16 12:14
27F：推 oolontea: 就兩個靠近的狹縫，去算他的ar field得繞射場 11/16 15:02
28F：→ oolontea: *far field 11/16 15:03
30F：→ bjiyxo: 這個到UV光源的到80nm，另外繞射極限估計我是看Bennett的 11/16 16:03
31F：→ bjiyxo: Principles of Physical Optics p293-p295，以及一些 11/16 16:04
32F：→ bjiyxo: Bessel function of the 1st kind的知識 11/16 16:04
33F：→ yeahbo: 光學顯微鏡有做到繞射極限的程度啊... 一台至少要幾十萬的 11/16 20:13
34F：→ yeahbo: 等級... 光學顯微鏡解析能力的瓶頸最常討論的有這幾項： 11/16 20:13
35F：→ yeahbo: 球面像差、散光像差、彗星像差、色散像差和繞射極限 11/16 20:15
36F：→ yeahbo: 繞射極限通常是1.23*λ/NA，bjiyxo兄的連結裡是用248nm作 11/16 20:19
37F：→ yeahbo: 光源，這樣繞射極限是339nm，要宣稱解析度有80nm可能是在 11/16 20:21
38F：→ yeahbo: "解析度"的定義上有作一些手腳 XD 11/16 20:21
39F：→ yeahbo: 另外，光是那顆 DUV 100X/0.9 的物鏡就值幾十萬新台幣了XD 11/16 20:22
40F：推 bjiyxo: 樓上計算出來的繞射極限式子跟我不太依樣...，我的是 11/16 20:32
41F：→ bjiyxo: 0.61λ/NA，NA我倒是沒有找到多少，如果NA值做到1.9(?) 11/16 20:37
42F：→ bjiyxo: 搞不好也不是不可能的事情XD 11/16 20:37
43F：→ wohtp: 那個顯微鏡不是光源用248nm，而是對248nm解析度最佳化 11/16 21:12
44F：→ wohtp: 能下到80nm，光源至少是~50nm以下吧？ 11/16 21:13
45F：→ wohtp: 1.22是圓形aperture的Airy disk半徑。不知道0.61是什麼形 11/16 21:22
46F：→ wohtp: 狀？ 11/16 21:22
47F：推 lopq5201314: 是0.61λ/NA沒錯喔! 1.22λ/D。 11/16 22:46
48F：推 lopq5201314: bjiyxo大的連結太強了，無法參透如何得到80nm解析度 11/16 22:57
49F：→ yeahbo: 0.61好像是半徑，要說的話半徑好像比較對 XD 11/17 00:54
50F：→ yeahbo: 要再提高解析度的話，大概是在入射光的整形上作手腳 XD 11/17 00:57
51F：推 ntust661: 好文推推!! 11/17 20:46