Кілька важливих оптичних технічних параметрів мікроскопа
Мікроскоп має такі важливі оптичні технічні параметри: числову апертуру, роздільну здатність, збільшення, фокусну глибину, діаметр поля зору, робочу відстань тощо. Ці параметри не завжди максимально високі, вони взаємопов’язані та обмежують один одного. Необхідно вибрати відповідні параметри відповідно до фактичних потреб перевірки, щоб досягти найкращих результатів.
1. Числова апертура (NA)
Числова апертура є ключовим елементом у оцінці продуктивності (роздільної здатності, глибини фокусування та яскравості) об’єктива.
Числову апертуру (ЧА) розраховували за такою формулою.
NA=n×sinx
n=показник заломлення середовища між зразком і лінзою об’єктива (повітря: n=1, масло: n=1.515)
X: Кут, утворений оптичною віссю та заломленим світлом, найдальшим від центру лінзи об’єктива.
Під час спостереження за допомогою мікроскопа, якщо ви хочете збільшити значення NA, кут апертури не можна збільшувати. Найкращий 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 одиниці, значення NA може бути більше одиниці.
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 повного використання ролі числової апертури лінзи об’єктива значення NA збиральної лінзи має дорівнювати або трохи перевищувати 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 також відома як «рівень дискримінації» та «роздільна здатність». Це ще один важливий технічний параметр для вимірювання продуктивності мікроскопа.
Роздільна здатність мікроскопа виражається формулою: d=l/NA
Де d – мінімальна роздільна відстань; l – 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 d, тим вище роздільна здатність.
Щоб збільшити роздільну здатність, тобто зменшити значення d, можна вжити наступних заходів
1. Зменште значення довжини хвилі l і використовуйте джерело світла з короткою довжиною хвилі.
2. Збільште значення n середовища та збільште значення NA (NA=nsinu/2).
3. Збільште кут розкриття.
4. Збільшити контраст між світлим і темним.
3. Збільшення
Збільшення — це збільшення, яке означає відношення розміру кінцевого зображення, яке бачить людське око, до розміру оригінального об’єкта після того, як об’єкт, що перевіряється, збільшується за допомогою лінзи об’єктива, а потім — за допомогою окуляра, тобто добуток збільшення лінзи об’єктива й окуляра.
Збільшення також є важливим параметром мікроскопа, але не варто сліпо вірити, що чим більше збільшення, тим краще. При виборі в першу чергу слід враховувати числову апертуру об'єктива.
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. Глибина фокусування,
Можна побачити весь шар досліджуваного об’єкта, але при малій глибині фокусування 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
При спостереженні в мікроскоп яскрава початкова 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.
Це видно з формули:
1. Діаметр поля зору пропорційний кількості полів зору.
2. Збільшення кратності 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. Робоча відстань
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.
7. 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,
Допустимий діапазон становить {{0}}.16-0.18 мм. Різниця фаз у цьому діапазоні товщин була розрахована під час виготовлення лінзи об’єктива. Стандарт оболонки об’єктива справді становить 0,17, що означає, що для об’єктива потрібна товщина покривного скла.
