Szczegółowe wyjaśnienie siedmiu parametrów mikroskopu optycznego
Podczas inspekcji mikroskopowej ludzie zawsze mają nadzieję na uzyskanie jasnego i jasnego idealnego obrazu, który wymaga, aby optyczne parametry techniczne mikroskopu spełniały określone standardy i wymagają, aby podczas korzystania z niego był skoordynowany zgodnie z celem inspekcji mikroskopowej i stan faktyczny Związek między parametrami. Tylko w ten sposób możemy w pełni wykorzystać prawidłowe działanie mikroskopu i uzyskać zadowalające wyniki badań mikroskopowych.
Do optycznych parametrów technicznych mikroskopu należą: apertura numeryczna, rozdzielczość, powiększenie, głębia ostrości, szerokość pola widzenia, słabe pokrycie, odległość robocza itp. Parametry te nie zawsze są możliwie najwyższe i wzajemnie się ograniczają. Podczas ich używania związek między parametrami powinien być skoordynowany zgodnie z celem kontroli mikroskopowej i rzeczywistą sytuacją, ale rozdzielczość powinna mieć pierwszeństwo.
1. Apertura numeryczna
Apertura numeryczna jest oznaczana skrótem NA, a apertura numeryczna jest głównym parametrem technicznym obiektywu i soczewki kondensora i jest ważnym symbolem do oceny działania tych dwóch (szczególnie w przypadku soczewki obiektywowej). Wielkość jego wartości liczbowej jest odpowiednio zaznaczona na obudowie obiektywu i soczewki kondensora.
Apertura numeryczna (NA) jest iloczynem współczynnika załamania światła (n) ośrodka między przednią soczewką obiektywu a badanym obiektem oraz sinusa połowy kąta apertury (u). Formuła jest następująca: NA=nsinu/2
Kąt apertury, znany również jako „kąt ust lustrzanych”, to kąt utworzony przez punkt obiektu na osi optycznej obiektywu i efektywną średnicę przedniej soczewki obiektywu. Im większy kąt apertury, tym większy strumień światła wpada do soczewki obiektywu, który jest proporcjonalny do efektywnej średnicy soczewki obiektywu i odwrotnie proporcjonalny do odległości ogniska.
Jeśli podczas obserwacji pod mikroskopem chcesz zwiększyć wartość NA, nie można zwiększyć kąta apertury. Jedynym sposobem jest zwiększenie wartości współczynnika załamania n ośrodka. W oparciu o tę zasadę produkowane są soczewki obiektywowe immersyjne w wodzie oraz soczewki obiektywowe immersyjne w oleju. Ponieważ wartość współczynnika załamania n ośrodka jest większa niż 1, wartość NA może być większa niż 1.
Maksymalna wartość apertury numerycznej to 1,4, która osiągnęła granicę zarówno teoretyczną, jak i techniczną. Obecnie jako medium stosuje się bromonaftalen o wysokim współczynniku załamania światła. Współczynnik załamania światła bromonaftalenu wynosi 1,66, więc wartość NA może być większa niż 1,4.
W tym miejscu należy zaznaczyć, że aby w pełni wykorzystać rolę apertury numerycznej soczewki obiektywu, wartość NA soczewki kondensora powinna być podczas obserwacji równa lub nieco większa niż wartość NA soczewki obiektywu.
Apertura numeryczna jest ściśle powiązana z innymi parametrami technicznymi i niemalże determinuje i wpływa na inne parametry techniczne. Jest proporcjonalna do rozdzielczości, proporcjonalna do powiększenia i odwrotnie proporcjonalna do głębi ostrości. Wraz ze wzrostem wartości NA odpowiednio zmniejsza się szerokość pola widzenia i odległość robocza.
2. Rozdzielczość
Rozdzielczość mikroskopu odnosi się do minimalnej odległości między dwoma punktami obiektu, którą mikroskop może wyraźnie rozróżnić, znanej również jako „współczynnik dyskryminacji”. Jego wzór obliczeniowy to σ=λ/NA
We wzorze σ jest minimalną odległością rozdzielczości; λ to długość fali światła; NA to apertura numeryczna obiektywu. Rozdzielczość widzialnej soczewki obiektywu zależy od dwóch czynników: wartości NA soczewki obiektywu i długości fali źródła oświetlenia. Im większa wartość NA, tym krótsza długość fali światła oświetlającego, a im mniejsza wartość σ, tym wyższa rozdzielczość.
Aby poprawić rozdzielczość, to znaczy zmniejszyć wartość σ, można podjąć następujące działania
(1) Zmniejsz wartość długości fali λ i użyj źródła światła o krótkiej długości fali.
(2) Zwiększ średnią wartość n, aby zwiększyć wartość NA (NA=nsinu/2).
(3) Zwiększ wartość u kąta przysłony, aby zwiększyć wartość NA.
(4) Zwiększ kontrast między jasnymi i ciemnymi.
3. Powiększenie i efektywne powiększenie
Ze względu na podwójne powiększenie obiektywu i okularu całkowite powiększenie Γ mikroskopu powinno być iloczynem powiększenia obiektywu i powiększenia okularu Γ1:
Γ= Γ1
Oczywiście w porównaniu ze szkłem powiększającym mikroskop może mieć znacznie większe powiększenie, a powiększenie mikroskopu można łatwo zmienić, wymieniając obiektywy i okulary o różnych powiększeniach.
Powiększenie to również ważny parametr mikroskopu, ale nie można ślepo wierzyć, że im większe powiększenie, tym lepiej. Granicą powiększenia mikroskopu jest powiększenie efektywne.
Rozdzielczość i powiększenie to dwa różne, ale wzajemnie powiązane pojęcia. Formuła relacyjna: 500NA<><>
Kiedy apertura numeryczna wybranego obiektywu nie jest wystarczająco duża, to znaczy rozdzielczość nie jest wystarczająco wysoka, mikroskop nie może rozróżnić drobnej struktury obiektu. W tym momencie, nawet jeśli powiększenie zostanie nadmiernie zwiększone, uzyskany obraz może być tylko obrazem o dużym obrysie, ale niewyraźnych szczegółach. , zwane nieprawidłowym powiększeniem. I odwrotnie, jeśli rozdzielczość spełnia wymagania, ale powiększenie jest niewystarczające, mikroskop ma zdolność rozdzielania, ale obraz jest nadal zbyt mały, aby mógł być wyraźnie widziany przez ludzkie oczy. Dlatego, aby w pełni wykorzystać zdolność rozdzielczą mikroskopu, apertura numeryczna powinna być rozsądnie dopasowana do całkowitego powiększenia mikroskopu.
4. Głębia ostrości
Głębia ostrości to skrót od głębi ostrości, to znaczy podczas używania mikroskopu, gdy ostrość znajduje się na określonym obiekcie, nie tylko wszystkie punkty na płaszczyźnie tego punktu można wyraźnie zobaczyć, ale także w obrębie określonej grubości powyżej i poniżej płaszczyzny, Aby było jasne, grubość tej przezroczystej części to głębia ostrości. Jeśli głębia ostrości jest duża, można zobaczyć całą warstwę badanego obiektu, natomiast jeśli głębia ostrości jest mała, można zobaczyć tylko cienką warstwę badanego obiektu. Głębia ostrości ma następujący związek z innymi parametrami technicznymi:
(1) Głębia ostrości jest odwrotnie proporcjonalna do całkowitego powiększenia i apertury numerycznej obiektywu.
(2) Im większa głębia ostrości, tym niższa rozdzielczość.
Ze względu na dużą głębię ostrości obiektywu o małym powiększeniu trudno jest robić zdjęcia obiektywem o małym powiększeniu. Zostanie to opisane bardziej szczegółowo na mikrofotografiach.
5. Średnica pola widzenia (FieldOfView)
Podczas obserwacji pod mikroskopem widoczny jasny okrągły obszar nazywany jest polem widzenia, a jego wielkość jest określana przez przysłonę polową w okularze.
Średnica pola widzenia nazywana jest również szerokością pola widzenia, która odnosi się do rzeczywistego zasięgu badanego obiektu, jaki może się zmieścić w kołowym polu widzenia widzianym pod mikroskopem. Im większa średnica pola widzenia, tym łatwiej jest obserwować.
Istnieje formuła F=FN/
We wzorze F: średnica pola, FN: numer pola (FieldNumber, w skrócie FN, oznaczony na zewnątrz tubusu okularu), : powiększenie obiektywu.
Można to zobaczyć ze wzoru:
(1) Średnica pola widzenia jest proporcjonalna do liczby pól widzenia.
(2) Zwiększenie wielokrotności soczewki obiektywu zmniejsza średnicę pola widzenia. Dlatego jeśli widzisz cały obraz badanego obiektu pod soczewką o małym powiększeniu i zmienisz na obiektyw o dużym powiększeniu, zobaczysz tylko niewielką część badanego obiektu.
6. Słaby zasięg
W skład układu optycznego mikroskopu wchodzi również szkło nakrywkowe. Ze względu na niestandardową grubość szkiełka nakrywkowego droga optyczna światła po wejściu w powietrze ze szkiełka nakrywkowego ulega zmianie, co skutkuje przesunięciem fazowym, czyli słabym pokryciem. Generowanie słabego pokrycia wpływa na jakość dźwięku mikroskopu.
Zgodnie z przepisami międzynarodowymi standardowa grubość szkiełka nakrywkowego wynosi {{0}},17mm, a dopuszczalny zakres to 0,16-0,18mm. Różnica fazowa tego zakresu grubości została wzięta pod uwagę przy wytwarzaniu soczewki obiektywu. Wartość 0,17 zaznaczona na obudowie obiektywu wskazuje grubość szkła osłonowego wymaganego dla obiektywu.
7. Odległość robocza WD
Odległość robocza jest również nazywana odległością obiektu i odnosi się do odległości od powierzchni przedniej soczewki obiektywu do badanego obiektu. Podczas inspekcji mikroskopowej badany obiekt powinien mieć od jednego do dwóch ogniskowych obiektywu. Dlatego to i ogniskowa to dwa pojęcia. To, co zwykle nazywa się ustawianiem ostrości, jest w rzeczywistości dostosowaniem odległości roboczej.
Gdy apertura numeryczna obiektywu jest stała, kąt apertury jest większy, gdy odległość robocza jest krótsza.
Obiektyw o dużej mocy z dużą aperturą numeryczną ma małą odległość roboczą.
