Детальне пояснення семи параметрів оптичного мікроскопа
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). Величина його числового значення вказана відповідно на корпусі об'єктива та збиральної лінзи.
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.
Максимальне значення числової апертури 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 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 мікроскопа означає мінімальну відстань між двома точками об’єкта, які можна чітко розрізнити за допомогою мікроскопа, також відому як «рівень дискримінації». Його формула розрахунку: σ=λ/NA
У формулі 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.
Щоб покращити роздільну здатність, тобто зменшити значення σ, можна вжити наступних заходів
(1) Зменште значення довжини хвилі λ і використовуйте джерело короткохвильового світла.
(2) Збільште середнє значення n, щоб збільшити значення NA (NA=nsinu/2).
(3) Збільште значення кута діафрагми u, щоб збільшити значення NA.
(4) Збільшити контраст між світлим і темним.
3. Збільшення та ефективне збільшення
Через подвійне збільшення лінзи об’єктива й окуляра загальне збільшення Γ мікроскопа повинно бути добутком збільшення лінзи об’єктива на збільшення окуляра Γ1:
Γ= Γ1
Очевидно, що порівняно зі збільшувальним склом мікроскоп може мати набагато більше збільшення, і збільшення мікроскопа можна легко змінити, замінивши лінзи об’єктива та окуляри з різними збільшеннями.
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 взаємопов’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, тоді як 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.
в
(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 (FieldOfView)
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.
Є формула F=FN/
У формулі F: діаметр поля, FN: номер поля (FieldNumber, скорочено FN, позначений на зовнішній стороні окуляра), : збільшення лінзи об’єктива.
Це видно з формули:
(1) Діаметр поля зору пропорційний кількості полів зору.
в
(2) Збільшення кратності лінзи об’єктива зменшує діаметр поля зору. Таким чином, якщо ви можете побачити всю картину 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 складу оптичної системи мікроскопа входить також покривне скло. 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 фаз цього діапазону товщин була врахована при виготовленні лінзи 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.
Коли числова апертура лінзи об’єктива постійна, кут апертури більший, коли робоча відстань менша.
Силовий об'єктив з великою числовою апертурою має малу робочу відстань.
