Подробное объяснение семи параметров оптического микроскопа
При микроскопическом контроле люди всегда надеются получить четкое и яркое идеальное изображение, что требует, чтобы оптические технические параметры микроскопа соответствовали определенным стандартам, и требует, чтобы при его использовании оно было согласовано в соответствии с целью микроскопического контроля и фактическая ситуация Связь между параметрами. Только таким образом мы можем в полной мере обеспечить надлежащую работу микроскопа и получить удовлетворительные результаты микроскопического исследования.
К оптико-техническим параметрам микроскопа относятся: числовая апертура, разрешающая способность, увеличение, глубина резкости, ширина поля зрения, плохое покрытие, рабочее расстояние и др. Эти параметры не всегда максимально высоки и взаимно ограничивают друг друга. При их использовании соотношение между параметрами должно согласовываться с целью микроскопического обследования и реальной ситуацией, но превалировать должна разрешающая способность.
в
1. Числовая апертура
Числовая апертура обозначается аббревиатурой NA. Числовая апертура является основным техническим параметром объектива и конденсорной линзы, а также важным символом, позволяющим судить об их характеристиках (особенно для объектива). Величина его числового значения соответственно указана на корпусе объектива и линзе конденсора.
Числовая апертура (ЧА) представляет собой произведение показателя преломления (n) среды между передней линзой объектива и досматриваемым объектом и синуса половины апертурного угла (u). Формула выглядит следующим образом: NA=nsinu/2
Апертурный угол, также известный как «угол зеркала», представляет собой угол, образованный точкой объекта на оптической оси объектива и эффективным диаметром передней линзы объектива. Чем больше апертурный угол, тем больше световой поток, попадающий на линзу объектива, который пропорционален эффективному диаметру линзы объектива и обратно пропорционален расстоянию до фокальной точки.
При наблюдении с помощью микроскопа, если вы хотите увеличить числовую апертуру, нельзя увеличивать угол апертуры. Единственный способ - увеличить значение показателя преломления n среды. По этому принципу изготавливаются водоиммерсионные и масляно-иммерсионные объективы. Поскольку значение показателя преломления n среды больше 1, значение NA может быть больше 1.
Максимальное значение числовой апертуры равно 1,4, что является пределом как теоретически, так и технически. В настоящее время в качестве среды используется бромнафталин с высоким показателем преломления. Показатель преломления бромнафталина равен 1,66, поэтому числовая апертура может быть больше 1,4.
Здесь необходимо указать, что для того, чтобы в полной мере играть роль числовой апертуры объектива, числовая апертура конденсорной линзы должна быть равна или немного превышать числовую апертуру объектива при наблюдении.
Числовая апертура тесно связана с другими техническими параметрами и практически определяет и влияет на другие технические параметры. Оно пропорционально разрешению, пропорционально увеличению и обратно пропорционально глубине резкости. По мере увеличения значения числовой апертуры ширина поля зрения и рабочее расстояние соответственно уменьшаются.
в
2. Разрешение
Разрешение микроскопа относится к минимальному расстоянию между двумя точками объекта, которые могут быть четко различимы микроскопом, также известному как «коэффициент дискриминации». Формула его расчета: σ=λ/NA
В формуле σ — минимальное разрешающее расстояние; λ — длина волны света; NA — числовая апертура объектива. Разрешение видимого объектива определяется двумя факторами: числовой апертурой объектива и длиной волны источника освещения. Чем больше значение NA, тем короче длина волны освещающего света, и чем меньше значение σ, тем выше разрешение.
Для улучшения разрешения, то есть уменьшения значения σ, можно предпринять следующие меры.
(1) Уменьшите значение длины волны λ и используйте коротковолновый источник света.
(2) Увеличьте среднее значение n, чтобы увеличить значение NA (NA=nsinu/2).
(3) Увеличьте значение угла апертуры u, чтобы увеличить значение числовой апертуры.
(4) Увеличьте контраст между светлым и темным.
в
3. Увеличение и эффективное увеличение
Из-за двукратного увеличения объектива и окуляра общее увеличение микроскопа Γ должно быть произведением увеличения объектива и увеличения окуляра Γ1:
Γ= Γ1
Очевидно, что по сравнению с увеличительным стеклом микроскоп может иметь гораздо большее увеличение, а увеличение микроскопа можно легко менять, меняя местами объективы и окуляры с разным увеличением.
Увеличение также является важным параметром микроскопа, но нельзя слепо верить, что чем больше увеличение, тем лучше. Пределом увеличения микроскопа является эффективное увеличение.
Разрешение и увеличение — два разных, но взаимосвязанных понятия. Формула отношения: 500NA<>
Когда числовая апертура выбранного объектива недостаточно велика, то есть разрешение недостаточно велико, микроскоп не может различить тонкую структуру объекта. В это время, даже при чрезмерном увеличении увеличения, полученное изображение может быть только изображением с крупным контуром, но нечеткими деталями. , называемое недопустимым увеличением. И наоборот, если разрешение соответствует требованиям, но увеличение недостаточно, то микроскоп способен разрешать, но изображение все еще слишком мало, чтобы его можно было четко увидеть человеческим глазом. Следовательно, чтобы в полной мере использовать разрешающую способность микроскопа, числовая апертура должна быть разумно согласована с общим увеличением микроскопа.
в
4. Глубина фокуса
Глубина резкости - это аббревиатура глубины резкости, то есть при использовании микроскопа, когда фокус находится на определенном предмете, четко видны не только все точки на плоскости этой точки, но и в пределах определенной толщины над ней а под плоскостью. Чтобы было понятно, толщина этой прозрачной части и есть глубина резкости. Если глубина резкости большая, вы можете видеть весь слой исследуемого объекта, а если глубина резкости мала, вы можете видеть только тонкий слой исследуемого объекта. Глубина резкости имеет следующую связь с другими техническими параметрами:
(1) Глубина резкости обратно пропорциональна общему увеличению и числовой апертуре объектива.
(2) Чем больше глубина резкости, тем ниже разрешение.
Из-за большой глубины резкости объектива с малым увеличением трудно делать снимки с объективом с малым увеличением. Более подробно это будет описано на микрофотографиях.
в
5. Диаметр поля зрения (FieldOfView)
При наблюдении в микроскоп видимая яркая круглая область называется полем зрения, а ее размер определяется полевой диафрагмой окуляра.
Диаметр поля зрения также называют шириной поля зрения, которая относится к действительному диапазону досматриваемого объекта, который может быть размещен в круглом поле зрения, наблюдаемом под микроскопом. Чем больше диаметр поля зрения, тем легче наблюдать.
Существует формула F=FN/
В формуле F: диаметр поля, FN: номер поля (FieldNumber, сокращенно FN, указанный на внешней стороне тубуса окуляра), : увеличение объектива.
Это видно из формулы:
(1) Диаметр поля зрения пропорционален количеству полей зрения.
(2) Увеличение кратности объектива уменьшает диаметр поля зрения. Поэтому, если вы можете видеть всю картину досматриваемого объекта под объективом с малым увеличением, а перейти на объектив с большим увеличением, вы сможете увидеть только небольшую часть досматриваемого объекта.
в
6. Плохое покрытие
В оптическую систему микроскопа также входит покровное стекло. Из-за нестандартной толщины покровного стекла оптический путь света после попадания в воздух из покровного стекла изменяется, в результате чего возникает разность фаз, что является плохим покрытием. Создание плохого покрытия влияет на качество звука микроскопа.
В соответствии с международными нормами стандартная толщина защитного стекла составляет {{0}},17 мм, а допустимый диапазон составляет 0,16-0,18 мм. Разность фаз этого диапазона толщин была учтена при изготовлении объектива. Отметка 0,17 на корпусе объектива указывает толщину защитного стекла, необходимого для объектива.
в
7. Рабочее расстояние WD
Рабочее расстояние также называют расстоянием до объекта, которое относится к расстоянию от поверхности передней линзы объектива до объекта, подлежащего осмотру. Во время осмотра под микроскопом объект, подлежащий осмотру, должен быть в одно-два раза больше фокусного расстояния объектива. Поэтому оно и фокусное расстояние — это два понятия. То, что обычно называют фокусировкой, на самом деле является регулировкой рабочего расстояния.
Когда числовая апертура объектива постоянна, угол апертуры тем больше, чем короче рабочее расстояние.
Мощный объектив с большой числовой апертурой имеет малый рабочий отрезок.
