Подробное объяснение семи параметров оптического микроскопа
Во время микроскопического исследования люди всегда надеются получить четкое и яркое идеальное изображение, что требует, чтобы оптические технические параметры микроскопа соответствовали определенным стандартам, и требует, чтобы при использовании оно было согласовано в соответствии с целью микроскопического исследования и фактическим. ситуационная 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, разрешение, увеличение, глубина резкости, ширина поля зрения, плохое покрытие, рабочее расстояние и т. д. Эти параметры не всегда чем выше, тем лучше. Они взаимно ограничивают друг друга. При использовании соотношение между параметрами должно быть согласовано в соответствии с целью микроскопии и реальной ситуацией, но разрешение должно быть гарантировано.
1. Числовая апертура
Числовая апертура обозначается аббревиатурой NA. Числовая апертура является основным техническим параметром объектива и конденсорной линзы, а также важным показателем для оценки производительности обоих (особенно для объектива). Величина его числового значения указана на оболочке линзы объектива и линзе конденсора соответственно.
Числовая апертура (ЧА) представляет собой произведение показателя преломления (n) среды между передней линзой объектива и досматриваемым объектом и синуса половины апертурного угла (u). Формула выражается следующим образом: NA=nsinu/2
Угол апертуры, также известный как «угол зеркала», представляет собой угол, образованный точкой объекта на оптической оси объектива и эффективным диаметром передней линзы объектива. Чем больше угол апертуры, тем ярче свет, попадающий в объектив, что пропорционально эффективному диаметру объектива и обратно пропорционально расстоянию от фокальной точки.
Во время наблюдения под микроскопом, если вы хотите увеличить значение числовой апертуры, нельзя увеличивать угол апертуры. Единственный способ - увеличить значение показателя преломления n среды. На основе этого принципа изготавливаются объективы с водной иммерсией и объективы с масляной иммерсией. Поскольку показатель 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 бронафталин с высоким показателем преломления. Показатель преломления бронафталина равен 1,66, поэтому значение числовой апертуры может быть больше 1,4.
Здесь следует отметить, что для того, чтобы в полной мере проявиться эффект числовой апертуры объектива, числовая апертура конденсора должна быть равна или немного больше, чем числовая апертура объектива во время наблюдения.
Числовая апертура имеет тесную связь с другими техническими параметрами, она 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.
2. Разрешение
Разрешение микроскопа относится к наименьшему расстоянию между двумя точками объекта, которое может быть четко различимо с помощью микроскопа, также известному как «коэффициент дискриминации». Формула его расчета: σ=λ/NA
где σ — минимальное разрешающее расстояние; λ — длина волны света; NA — числовая апертура объектива. Разрешение видимой линзы объектива определяется числовой апертурой линзы объектива и длиной волны источника света освещения. Чем больше значение NA, тем короче длина волны освещающего света, меньше значение σ и выше разрешение.
Для улучшения разрешения, то есть для уменьшения значения σ, можно предпринять следующие меры.
(1) Уменьшите длину волны λ и используйте источник света с короткой длиной волны.
(2) Увеличьте значение n среды, 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.
3. Увеличение и эффективное увеличение
Из-за двух увеличений объектива и окуляра общее увеличение Γ микроскопа должно быть произведением увеличения объектива и увеличения окуляра Γ1:
Γ= Γ1
Очевидно, микроскоп может иметь гораздо большее увеличение, чем увеличительное стекло, и увеличение микроскопа можно легко изменить, заменив 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 взаимоисключающих понятия. Есть относительная формула: 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, можно получить только изображение с большими контурами, но нечеткими деталями. , называемое неэффективным увеличением. С другой стороны, если разрешение соответствует требованиям, а увеличение недостаточно, микроскоп может разрешать, но изображение 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.
4. Глубина фокуса
Глубина резкости - это аббревиатура глубины резкости, то есть при использовании микроскопа, когда фокус находится на объекте, четко видны не только точки на плоскости точки, но и в пределах определенной толщины выше и ниже плоскости. Ясно, что толщина этой прозрачной части и есть глубина резкости. При большой глубине резкости виден весь слой досматриваемого объекта, а при малой глубине резкости виден только тонкий слой досматриваемого объекта. Глубина резкости имеет следующую связь с другими техническими параметрами:
(1) Глубина резкости обратно пропорциональна общему увеличению и числовой апертуре объектива.
(2) Глубина резкости большая, а разрешение уменьшено.
Из-за большой глубины резкости объектива с малым увеличением трудно делать снимки с объективом с малым увеличением. Подробности будут описаны на микрофотографиях.
5. Поле зрения (FieldOfView)
При наблюдении в микроскоп видимая яркая круглая область называется полем зрения, а ее размер определяется полевой диафрагмой окуляра.
Диаметр поля зрения также называется шириной поля зрения, которая относится к фактическому диапазону объекта наблюдения, 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 зрения, FN: номер поля зрения (FieldNumber, сокращенно FN, указанный на внешней стороне оправы объектива окуляра), : увеличение линзы объектива .
Это видно из формулы:
(1) Диаметр поля зрения пропорционален количеству полей зрения.
(2) Увеличение кратности объектива уменьшает диаметр поля зрения. Поэтому, если под маломощным объективом можно увидеть всю картину досматриваемого объекта, а заменить его объективом с большим увеличением, то можно будет увидеть только малую часть досматриваемого объекта.
6. Плохое покрытие
В оптическую систему микроскопа также входит покровное стекло. Из-за нестандартной толщины покровного стекла световой путь после того, как свет попадает в воздух из покровного стекла и преломляется, изменяется, что приводит к разности фаз, что является плохим покрытием. Плохое покрытие влияет на качество звука микроскопа.
На международном уровне стандартная толщина покровного стекла составляет {{0}},17 мм, а допустимый диапазон составляет 0,16-0,18 мм. При изготовлении объектива была рассчитана аберрация в этом диапазоне толщин. Отметка 0,17 на корпусе объектива указывает на необходимую толщину покровного стекла объектива.
7. Рабочее расстояние WD
Рабочее расстояние также называют расстоянием до объекта, которое относится к расстоянию между поверхностью передней линзы объектива и исследуемым объектом. Во время осмотра под микроскопом объект, подлежащий осмотру, должен быть в пределах от одного до двух фокусных расстояний объектива. Поэтому оно и фокусное расстояние два понятия. То, что мы обычно называем фокусировкой, на самом деле является регулировкой рабочего расстояния.
Когда числовая апертура объектива постоянна, рабочее расстояние короткое, а угол апертуры большой.
Мощный объектив с большой числовой апертурой имеет небольшой рабочий отрезок.
