Важливі оптичні технічні характеристики мікроскопа
Під час мікроскопічного контролю люди завжди сподіваються отримати чітке та яскраве ідеальне зображення, що вимагає, щоб оптичні технічні параметри мікроскопа відповідали певним стандартам, а також вимагає, щоб під час його використання він узгоджувався відповідно до мети мікроскопічного огляду та фактична ситуація Зв'язок між параметрами. Тільки таким чином ми можемо повною мірою забезпечити правильну роботу мікроскопа та отримати задовільні результати мікроскопічного контролю.
До оптичних технічних параметрів мікроскопа відносяться: числова апертура, роздільна здатність, збільшення, глибина фокусу, ширина поля зору, низький охоплення, робоча відстань тощо. Ці параметри не завжди чим вище, тим краще, вони взаємопов’язані і обмежують кожного. інше, під час використання співвідношення між параметрами має бути скоординовано відповідно до мети мікроскопічного дослідження та фактичної ситуації, але роздільна здатність має переважати.
1. Числова апертура
Числову апертуру скорочено позначають як NA. Числова апертура є основним технічним параметром об’єктива та конденсорної лінзи, і це важливий символ для оцінки ефективності обох (особливо для об’єктива). Розмір його числового значення вказано на корпусі об'єктива і збиральної лінзи відповідно.
Числова апертура (ЧА) — це добуток показника заломлення (n) середовища між передньою лінзою об’єктива та об’єктом, що перевіряється, на синус половини апертурного кута (u). Формула має такий вигляд: NA=nsinu/2
Кут апертури, також відомий як «кут отвору дзеркала», — це кут, утворений точкою предмета на оптичній осі лінзи об’єктива та ефективним діаметром передньої лінзи лінзи об’єктива. Чим більший кут розкриття, тим більший світловий потік потрапляє на лінзу об'єктива, пропорційний ефективному діаметру лінзи об'єктива і обернено пропорційний відстані фокусної точки.
Під час спостереження за допомогою мікроскопа, якщо ви хочете збільшити значення NA, кут апертури не можна збільшувати. Єдиний спосіб - збільшити показник заломлення n значення середовища. На основі цього принципу виготовляються водно-імерсійні об’єктиви та масляні. Оскільки значення показника заломлення n середовища більше 1, значення NA може бути більше 1.
Максимальна числова апертура становить 1,4, що досягло межі як теоретично, так і технічно. В даний час в якості середовища використовують бромнафталін з високим показником заломлення. Показник заломлення бромнафталіну становить 1,66, тому значення NA може бути більше 1,4.
Тут слід зазначити, що для того, щоб повністю відтворити роль числової апертури лінзи об’єктива, значення NA збиральної лінзи має бути рівним або трохи більшим, ніж значення NA лінзи об’єктива під час спостереження.
Числова апертура тісно пов'язана з іншими технічними параметрами, і вона майже визначає та впливає на інші технічні параметри. Вона пропорційна роздільній здатності, пропорційна збільшенню та обернено пропорційна глибині фокусу. Зі збільшенням значення NA відповідно зменшуються ширина поля зору та робоча відстань.
2. Розв’язання
Роздільна здатність мікроскопа означає мінімальну відстань між двома точками об’єкта, які можна чітко розрізнити за допомогою мікроскопа, також відома як «коефіцієнт дискримінації». Його формула обчислення: σ=λ/NA
Де σ – мінімальна роздільна відстань; λ – довжина хвилі світла; NA – числова апертура лінзи об’єктива. Роздільна здатність видимої лінзи об’єктива визначається двома факторами: значенням NA лінзи об’єктива та довжиною хвилі джерела освітлення. Чим більше значення NA, тим коротша довжина хвилі світла освітлення, а чим менше значення σ, тим вище роздільна здатність.
Для підвищення роздільної здатності, тобто зменшення значення σ, можна вжити наступних заходів
(1) Зменште значення довжини хвилі λ і використовуйте короткохвильове джерело світла.
(2) Збільште середнє значення n, щоб збільшити значення NA (NA=nsinu/2).
(3) Збільште значення кута діафрагми u, щоб збільшити значення NA.
(4) Збільште контраст між світлим і темним.
3. Збільшення та ефективне збільшення
Через два збільшення лінзи об’єктива та окуляра загальне збільшення Γ мікроскопа повинно бути добутком збільшення лінзи об’єктива та збільшення окуляра Γ1:
Γ= Γ1
Очевидно, що порівняно зі збільшувальним склом мікроскоп може мати набагато більше збільшення, і збільшення мікроскопа можна легко змінити, замінивши об’єктив і окуляр на різні збільшення.
Збільшення також є важливим параметром мікроскопа, але не можна сліпо вірити, що чим більше збільшення, тим краще. Межею збільшення мікроскопа є ефективне збільшення.
Роздільна здатність і збільшення — це два різні, але пов’язані поняття. Формула відношення: 500NA
Коли числова апертура обраної лінзи об’єктива недостатньо велика, тобто роздільна здатність недостатньо висока, мікроскоп не може розрізнити тонку структуру об’єкта. У цей час, навіть якщо збільшення буде надмірно збільшено, отримане зображення може бути лише зображенням із великими контурами, але нечіткими деталями. , називається недійсним збільшенням. І навпаки, якщо роздільна здатність відповідає вимогам, але збільшення недостатнє, мікроскоп має здатність розділяти, але зображення все ще занадто мале, щоб його чітко можна було побачити людським оком. Таким чином, для повного використання роздільної здатності мікроскопа числова апертура повинна відповідати загальному збільшенню мікроскопа.
4. Глибина фокусування
Глибина фокусу - це абревіатура глибини фокусу, тобто при використанні мікроскопа, коли фокусується на певному об'єкті, чітко видно не тільки всі точки на площині цієї точки, але і в межах певної товщини над і під площиною. Щоб було зрозуміло, товщина цієї чіткої частини є глибиною фокусу. Якщо глибина фокусування велика, можна побачити весь шар досліджуваного об’єкта, а якщо глибина фокусування невелика, можна побачити лише тонкий шар досліджуваного об’єкта. Глибина фокусування має такий зв'язок з іншими технічними параметрами:
(1) Глибина фокусування обернено пропорційна загальному збільшенню та числовій апертурі лінзи об’єктива.
(2) Глибина фокусування велика, а роздільна здатність знижена.
Через велику глибину різкості об’єктива з низьким збільшенням важко робити знімки за допомогою об’єктива з низьким збільшенням. Більш детально це буде описано на мікрофотографіях.
5. Діаметр поля зору
Під час спостереження в мікроскоп яскрава кругла область, яку видно, називається полем зору, а її розмір визначається польовою діафрагмою в окулярі.
Діаметр поля зору також називається шириною поля зору, що відноситься до фактичного діапазону досліджуваного об'єкта, який можна розмістити в круговому полі зору, що спостерігається під мікроскопом. Чим більше діаметр поля зору, тим легше спостерігати.
Існує формула F=FN/
У формулі F: діаметр поля, FN: номер поля (номер поля, скорочено FN, позначений на зовнішній стороні окуляра окуляра), : збільшення лінзи об’єктива.
Це видно з формули:
(1) Діаметр поля зору пропорційний кількості полів зору.
(2) Збільшення збільшення лінзи об’єктива зменшує діаметр поля зору. Тому, якщо ви можете побачити повне зображення досліджуваного об’єкта під об’єктивом із малою оптикою та змінити на об’єктив із високою оптикою, ви зможете побачити лише невелику частину об’єкта, що перевіряється.
6. Погане покриття
До оптичної системи мікроскопа входить також покривне скельце. Через нестандартну товщину покривного скла оптичний шлях світла після потрапляння в повітря з покривного скла змінюється, що призводить до різниці фаз, що є поганим покриттям. Погане покриття впливає на якість звуку мікроскопа.
Відповідно до міжнародних правил стандартна товщина захисного скла становить {{0}}.17 мм, а допустимий діапазон – 0.16-0.18 мм. Різниця в цьому діапазоні товщини була розрахована при виготовленні об’єктива. Позначка 0,17 на корпусі об’єктива вказує на товщину покривного скла, необхідного для об’єктива.
7. Робоча відстань WD
Робочу відстань також називають відстанню об’єкта, яка стосується відстані від поверхні передньої лінзи лінзи об’єктива до об’єкта, що перевіряється. Під час огляду під мікроскопом фокусна відстань об’єкта, який досліджується, повинна бути в один-два рази більшою за фокусну відстань лінзи об’єктива. Тому він і фокусна відстань - два поняття. Те, що зазвичай називають фокусуванням, насправді є налаштуванням робочої відстані.
У разі певної числової апертури об'єктива робоча відстань мала, а кут розкриття великий.
Силовий об'єктив з великою числовою апертурою має малу робочу відстань.
