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顯微鏡的重要光學(xué)技術(shù)參數(shù)
來源: 杭州托普儀器有限公司 類別:技術(shù)文章 更新時間:2006-09-14 閱讀次
在鏡檢時,人們總是希望能清晰而明亮的理想圖象,這就需要顯微鏡的各項光學(xué)技術(shù)參數(shù)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn),并且要求在使用時,必須根據(jù)鏡檢的目的和實際情況來協(xié)調(diào)各參數(shù)的關(guān)系。只有這樣,才能充分發(fā)揮顯微鏡應(yīng)有的性能,得到滿意的鏡檢效果。
顯微鏡的光學(xué)技術(shù)參數(shù)包括:數(shù)值孔徑、分辨率、放大率、焦深、視場寬度、覆蓋差、工作距離等等。這些參數(shù)并不都是越高越好,它們之間是相互聯(lián)系又相互制約的,在使用時,應(yīng)根據(jù)鏡檢的目的和實際情況來協(xié)調(diào)參數(shù)間的關(guān)系,但應(yīng)以保證分辨率為準(zhǔn)。
一. 數(shù)值孔徑
數(shù)值孔徑簡寫NA,數(shù)值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù),是判斷兩者(尤其對物鏡而言)性能高低的重要標(biāo)志。其數(shù)值的大小,分別標(biāo)科在物鏡和聚光鏡的外殼上。
數(shù)值孔徑(NA)是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率(h)和孔徑角(u)半數(shù)的正玄之乘積。用公式表示如下:
NA=hsinu/2
孔徑角又稱“鏡口角”,是物鏡光軸上的物體點與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度?讖浇窃酱螅M(jìn)入物鏡的光通亮就越大,它與物鏡的有效直徑成正比,與焦點的距離成反比。
顯微鏡觀察時,若想增大NA值,孔徑角是無法增大的,唯一的辦法是增大介質(zhì)的折射率h值;谶@一原理,就產(chǎn)生了水浸系物鏡和油浸物鏡,因介質(zhì)的折射率h值大于一,NA值就能大于一。
數(shù)值孔徑最大值為1.4,這個數(shù)值在理論上和技術(shù)上都達(dá)到了極限。目前,有用折射率高的溴萘作介質(zhì),溴萘的折射率為1.66,所以NA值可大于1.4。
這里必須指出,為了充分發(fā)揮物鏡數(shù)值孔徑的作用,在觀察時,聚光鏡的NA值應(yīng)等于或略大于物鏡的NA值,
數(shù)值孔徑與其他技術(shù)參數(shù)有著密切的關(guān)系,它幾乎決定和影響著其他各項技術(shù)參數(shù)。它與分辨率成正比,與放大率成正比,與焦深成反比,NA值增大,視場寬度與工作距離都會相應(yīng)地變小。
二. 分辨率
分辨率又稱“鑒別率”,“解像力”。是衡量顯微鏡性能的又一個重要技術(shù)參數(shù)。
顯微鏡的分辨率用公式表示為:d=l/NA
式中d為最小分辨距離;l為光線的波長;NA為物鏡的數(shù)值孔徑?梢娢镧R的分辨率是由物鏡的NA值與照明光源的波長兩個因素決定。NA值越大,照明光線波長越短,則d值越小,分辨率就越高。
要提高分辨率,即減小d值,可采取以下措施
1. 降低波長l值,使用短波長光源。
2.曾大介質(zhì)h值和提高NA值(NA=hsinu/2)。
3.增大孔徑角。
4.增加明暗反差。
三. 放大率
放大率就是放大倍數(shù),是指被檢驗物體經(jīng)物鏡放大再經(jīng)目鏡放大后,人眼所看到的最終圖象的大小對原物體大小的比值,是物鏡和目鏡放大倍數(shù)的乘積。
放大率也是顯微鏡的重要參數(shù),但也不能盲目相信放大率越高越好,在選擇時應(yīng)首先考慮物鏡的數(shù)值孔徑。
四. 焦深
焦深為焦點深度的簡稱,即在使用顯微鏡時,當(dāng)焦點對準(zhǔn)某一物體時,不僅位于該點平面上的各點都可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度內(nèi),也能看得清楚,這個清楚部分的厚度就是焦深。焦深大, 可以看到被檢物體的全層,而焦深小,則只能看到被檢物體的一薄層,焦深與其他技術(shù)參數(shù)有以下關(guān)系:
1.焦深與總放大倍數(shù)及物鏡的數(shù)值孔鏡成反比。
2.焦深大,分辨率降低。
由于低倍物鏡的景深較大,所以在低倍物鏡照相時造成困難。在顯微照相時將詳細(xì)介紹。
五. 視場直徑(Field of view)
觀察顯微鏡時,所看到的明亮的原形范圍叫視場,它的大小,是由目鏡里的視場光闌決定的。
視場直徑也稱視場寬度,是指在顯微鏡下看到的圓形視場內(nèi)所能容納被檢物體的實際范圍。視場直徑愈大,愈便于觀察。
由公式可看出:
1. 視場直徑與視場數(shù)成正比。
2. 增大物鏡的倍數(shù),則視場直徑減小。因此,若在低倍鏡下可以看到被檢物體的全貌,而換成高倍物鏡,就只能看到被檢物體的很小一部份。
六. 覆蓋差
顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)也包括蓋玻片在內(nèi)。由于蓋玻片的厚度不標(biāo)準(zhǔn),光線從蓋玻片進(jìn)入空氣產(chǎn)生折射后的光路發(fā)生了改變,從而產(chǎn)生了相差,這就是覆蓋差。覆蓋差的產(chǎn)生影響了顯微鏡的成響質(zhì)量。
國際上規(guī)定,蓋玻片的標(biāo)準(zhǔn)厚度為0.17mm, 許可范圍在0.16—0.18mm.,在物鏡的制造上已將此厚度范圍的相差計算在內(nèi)。物鏡外殼上標(biāo)科的確0.17,即表明該物鏡要求蓋玻片的厚度。
七. 工作距離
工作距離也叫物距,即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離。鏡檢時,被檢物體應(yīng)處在物鏡的一倍至二倍焦距之間。因此,它與焦距是兩個概念,平時習(xí)慣所說的調(diào)焦,實際上是調(diào)節(jié)工作距離。
在物鏡數(shù)值孔徑一定的情況下,工作距離短孔徑角則大。
數(shù)值孔徑大的高倍物鏡,其工作距離小。
顯微鏡的光學(xué)技術(shù)參數(shù)包括:數(shù)值孔徑、分辨率、放大率、焦深、視場寬度、覆蓋差、工作距離等等。這些參數(shù)并不都是越高越好,它們之間是相互聯(lián)系又相互制約的,在使用時,應(yīng)根據(jù)鏡檢的目的和實際情況來協(xié)調(diào)參數(shù)間的關(guān)系,但應(yīng)以保證分辨率為準(zhǔn)。
一. 數(shù)值孔徑
數(shù)值孔徑簡寫NA,數(shù)值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù),是判斷兩者(尤其對物鏡而言)性能高低的重要標(biāo)志。其數(shù)值的大小,分別標(biāo)科在物鏡和聚光鏡的外殼上。
數(shù)值孔徑(NA)是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率(h)和孔徑角(u)半數(shù)的正玄之乘積。用公式表示如下:
NA=hsinu/2
孔徑角又稱“鏡口角”,是物鏡光軸上的物體點與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度?讖浇窃酱螅M(jìn)入物鏡的光通亮就越大,它與物鏡的有效直徑成正比,與焦點的距離成反比。
顯微鏡觀察時,若想增大NA值,孔徑角是無法增大的,唯一的辦法是增大介質(zhì)的折射率h值;谶@一原理,就產(chǎn)生了水浸系物鏡和油浸物鏡,因介質(zhì)的折射率h值大于一,NA值就能大于一。
數(shù)值孔徑最大值為1.4,這個數(shù)值在理論上和技術(shù)上都達(dá)到了極限。目前,有用折射率高的溴萘作介質(zhì),溴萘的折射率為1.66,所以NA值可大于1.4。
這里必須指出,為了充分發(fā)揮物鏡數(shù)值孔徑的作用,在觀察時,聚光鏡的NA值應(yīng)等于或略大于物鏡的NA值,
數(shù)值孔徑與其他技術(shù)參數(shù)有著密切的關(guān)系,它幾乎決定和影響著其他各項技術(shù)參數(shù)。它與分辨率成正比,與放大率成正比,與焦深成反比,NA值增大,視場寬度與工作距離都會相應(yīng)地變小。
二. 分辨率
分辨率又稱“鑒別率”,“解像力”。是衡量顯微鏡性能的又一個重要技術(shù)參數(shù)。
顯微鏡的分辨率用公式表示為:d=l/NA
式中d為最小分辨距離;l為光線的波長;NA為物鏡的數(shù)值孔徑?梢娢镧R的分辨率是由物鏡的NA值與照明光源的波長兩個因素決定。NA值越大,照明光線波長越短,則d值越小,分辨率就越高。
要提高分辨率,即減小d值,可采取以下措施
1. 降低波長l值,使用短波長光源。
2.曾大介質(zhì)h值和提高NA值(NA=hsinu/2)。
3.增大孔徑角。
4.增加明暗反差。
三. 放大率
放大率就是放大倍數(shù),是指被檢驗物體經(jīng)物鏡放大再經(jīng)目鏡放大后,人眼所看到的最終圖象的大小對原物體大小的比值,是物鏡和目鏡放大倍數(shù)的乘積。
放大率也是顯微鏡的重要參數(shù),但也不能盲目相信放大率越高越好,在選擇時應(yīng)首先考慮物鏡的數(shù)值孔徑。
四. 焦深
焦深為焦點深度的簡稱,即在使用顯微鏡時,當(dāng)焦點對準(zhǔn)某一物體時,不僅位于該點平面上的各點都可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度內(nèi),也能看得清楚,這個清楚部分的厚度就是焦深。焦深大, 可以看到被檢物體的全層,而焦深小,則只能看到被檢物體的一薄層,焦深與其他技術(shù)參數(shù)有以下關(guān)系:
1.焦深與總放大倍數(shù)及物鏡的數(shù)值孔鏡成反比。
2.焦深大,分辨率降低。
由于低倍物鏡的景深較大,所以在低倍物鏡照相時造成困難。在顯微照相時將詳細(xì)介紹。
五. 視場直徑(Field of view)
觀察顯微鏡時,所看到的明亮的原形范圍叫視場,它的大小,是由目鏡里的視場光闌決定的。
視場直徑也稱視場寬度,是指在顯微鏡下看到的圓形視場內(nèi)所能容納被檢物體的實際范圍。視場直徑愈大,愈便于觀察。
由公式可看出:
1. 視場直徑與視場數(shù)成正比。
2. 增大物鏡的倍數(shù),則視場直徑減小。因此,若在低倍鏡下可以看到被檢物體的全貌,而換成高倍物鏡,就只能看到被檢物體的很小一部份。
六. 覆蓋差
顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)也包括蓋玻片在內(nèi)。由于蓋玻片的厚度不標(biāo)準(zhǔn),光線從蓋玻片進(jìn)入空氣產(chǎn)生折射后的光路發(fā)生了改變,從而產(chǎn)生了相差,這就是覆蓋差。覆蓋差的產(chǎn)生影響了顯微鏡的成響質(zhì)量。
國際上規(guī)定,蓋玻片的標(biāo)準(zhǔn)厚度為0.17mm, 許可范圍在0.16—0.18mm.,在物鏡的制造上已將此厚度范圍的相差計算在內(nèi)。物鏡外殼上標(biāo)科的確0.17,即表明該物鏡要求蓋玻片的厚度。
七. 工作距離
工作距離也叫物距,即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離。鏡檢時,被檢物體應(yīng)處在物鏡的一倍至二倍焦距之間。因此,它與焦距是兩個概念,平時習(xí)慣所說的調(diào)焦,實際上是調(diào)節(jié)工作距離。
在物鏡數(shù)值孔徑一定的情況下,工作距離短孔徑角則大。
數(shù)值孔徑大的高倍物鏡,其工作距離小。
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