Tại sao phải dùng dầu soi kính hiển vi?

Bạn có biết tại sao các vật kính có độ phóng đại lớn khoảng 60x-100x thường là vật kính soi dầu (Oil immersion objective)?

Cơ sở lý thuyết

Không dùng dầu soi kính hiển vi:

Một số tia sáng đi từ mẫu, qua lamen ra môi trường không khí bị khúc xạ sẽ đi ra ngoài và không lọt vào vật kính.

Dùng dầu soi kính hiển vi:

Thay đổi chỉ số khúc xạ, các tia sáng đi vào vật kính

Một trong những yếu tố quan trọng nhất quyết định độ phân giải của vật kính là khẩu độ số (NA) của vật kính. Thông số này thường dao động từ 0.025 cho vật kính phóng đại thấp (1x-4x) cho tới 1.6 cho vật kính độ phóng đại cao ngâm dầu. Khẩu độ số NA được tính theo công thức:
NA = n.sinα
Trong đó: n là chiết suất môi trường giữa vật kính và mẫu
α là khẩu độ góc ( một nửa góc mở của vật kính)
Vì vậy, để tăng NA, ta có thể tăng chiết suất môi trường giữa vật kính và mẫu bằng cách sử dụng môi trường dầu, glycerin hay nước thay cho môi trường không khí (có chỉ số chiết suất bằng 1). Thường người ta sử dụng loại dầu soi chuyên dụng có chỉ số khúc xạ là 1.51 tương đương với chỉ số khúc xạ của tấm lamen đặt trên bề mặt mẫu. Do đó, các tia sáng đi qua mẫu vật, qua môi trường đồng nhất giữa lamen và dầu soi kính, do đó không bị khúc xạ ngay khi chúng rời khỏi tấm lamen.

Vật kính ngâm dầu và dầu soi kính

Các vật kính độ phóng đại càng cao thì càng cần nhiều ánh sáng đi vào, do vậy chúng được thiết kế đặc biệt để có thể ngâm dầu hay các môi trường khác để tăng chỉ số NA cho vật kính. Ngoài ra các vật kính độ phóng đại cao có khoảng cách làm việc ngắn, tạo thuận lợi cho việc ngâm dầu một cách dễ dàng.

Thiết kế chung của một vật kính ngâm dầu thực tế bao gồm một thấu kính phía trước hình bán cầu, tiếp theo là một thấu kính khum dương và một nhóm thấu kính kép. Hiệu quả của vật kính ngâm dầu thường bị ảnh hưởng nếu dùng sai loại dầu soi. Các nhà sản xuất kính hiển vi tạo ra các vật kính ngâm dầu với chỉ số khúc xạ và phân tán rất chặt chẽ, đòi hỏi môi trường ngâm vật kính phải phù hợp. Các nhà sản xuất kính hiển vi khuyến khích không dùng nhiều loại dầu ngâm giữa các nhà sản xuất để tránh hiện tượng kết tinh hoặc tách pha. Các loại vật kính ngâm nước và Glycerin cũng được sử dụng cho các ứng dụng như quan sát tế bào nuôi cấy hay các mô ngâm trong nước muối sinh lý. Vật kính ngâm nước Plan Apochromat của Zeiss (NA=1.2) được thiết kế với các vòng điểu chỉnh cho phép quan sát mẫu vật qua môi trường nuôi cấy lên tới 200µm mà vẫn giữ được chất lượng hình ảnh tuyệt vời.

Zeiss cung cấp các loại dầu soi các nhau với thể tích khác nhau cho lựa chọn của bạn.