Подробное объяснение семи параметров оптического микроскопа
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 линзы объектива и линзы 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.
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.
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.
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.
в
(2) Глубина резкости большая, а разрешение уменьшено.
Из-за большой глубины резкости объектива с малым увеличением трудно делать снимки с объективом с малым увеличением. Более подробно это будет описано на микрофотографиях.
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.
в
(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.
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 на толщину покровного стекла, необходимого для объектива.
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.
