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显微镜的几个重要光学技术参数

发布时间:2015-04-03作者:器械科


显微镜知识】显微镜的几个重要光学技术参数,你都知道吗?

显微镜在使用时,应该考虑的一个重要的因素就是光学技术参数,因为它直接影响了显微镜的观察性能与效果。那么,我们应该如何考虑显微镜的光学技术参数呢?


显微镜有以下几个重要的光学技术参数:数值孔径,分辨率,放大率,焦深,视场直径,工作距离等,这些参数不都是越高越好,它们互相关系又互相制约,购买时要根据检查实际需要,选取匹配的参数,这样才达到最好的效果。


一、数值孔径(N.A.)

数值孔径是判断物镜性能(分辨率,焦深和亮度)的关键要素。

数值孔径(N.A.)以下式计算。

N.A.=n×sinx

n =试样与物镜之间介质的折射率(空气:n=1,油:n=1.515)

X:光轴与离物镜中心最远折射光形成的角度。

显微镜观察时,若想增大NA值,孔径角是无法增大的,唯一的办法是增大介质的折射率n值。基于这一原理,就产生了水浸系物镜和油浸物镜,因介质的折射率n值大于一,NA值就能大于一。

数值孔径最大值为1.4,这个数值在理论上和技术上都达到了极限。目前,有用折射率高的溴萘作介质,溴萘的折射率为1.66,所以NA值可大于1.4。

这里必须指出,为了充分发挥物镜数值孔径的作用,在观察时,聚光镜的NA值应等于或略大于物镜的NA值,

数值孔径与其他技术参数有着密切的关系,它几乎决定和影响着其他各项技术参数。它与分辨率成正比,与放大率成正比,与焦深成反比,NA值增大,视场宽度与工作距离都会相应地变小。


二.分辨率

分辨率又称“鉴别率”,“解像力”。是衡量显微镜性能的又一个重要技术参数。

显微镜的分辨率用公式表示为:d=l/NA

式中d为最小分辨距离;l为光线的波长;NA为物镜的数值孔径。可见物镜的分辨率是由物镜的NA值与照明光源的波长两个因素决定。NA值越大,照明光线波长越短,则d值越小,分辨率就越高。

要提高分辨率,即减小d值,可采取以下措施

1、 降低波长l值,使用短波长光源。

2、曾大介质n值和提高NA值(NA=nsinu/2)。

3、增大孔径角。

4、增加明暗反差。


三、放大率

放大率就是放大倍数,是指被检验物体经物镜放大再经目镜放大后,人眼所看到的最终图象的大小对原物体大小的比值,是物镜和目镜放大倍数的乘积。

放大率也是显微镜的重要参数,但也不能盲目相信放大率越高越好,在选择时应首先考虑物镜的数值孔径。


四、焦深

焦深为焦点深度的简称,即在使用显微镜时,当焦点对准某一物体时,不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度内,也能看得清楚,这个清楚部分的厚度就是焦深。焦深大,

可以看到被检物体的全层,而焦深小,则只能看到被检物体的一薄层,焦深与其他技术参数有以下关系:

1、焦深与总放大倍数及物镜的数值孔镜成反比。

2、焦深大,分辨率降低。

由于低倍物镜的景深较大,所以在低倍物镜照相时造成困难。在显微照相时将详细介绍。


五. 视场直径(Field of view)

观察显微镜时,所看到的明亮的原形范围叫视场,它的大小,是由目镜里的视场光阑决定的。

视场直径也称视场宽度,是指在显微镜下看到的圆形视场内所能容纳被检物体的实际范围。视场直径愈大,愈便于观察。

由公式可看出:

1、视场直径与视场数成正比。

2、增大物镜的倍数,则视场直径减小。因此,若在低倍镜下可以看到被检物体的全貌,而换成高倍物镜,就只能看到被检物体的很小一部份。


六、工作距离

工作距离也叫物距,即指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距离。镜检时,被检物体应处在物镜的一倍至二倍焦距之间。因此,它与焦距是两个概念,平时习惯所说的调焦,实际上是调节工作距离。

在物镜数值孔径一定的情况下,工作距离短孔径角则大。

数值孔径大的高倍物镜,其工作距离小。


七、覆盖差

显微镜的光学系统也包括盖玻片在内。由于盖玻片的厚度不标准,光线从盖玻片进入空气产生折射后的光路发生了改变,从而产生了相差,这就是覆盖差。覆盖差的产生影响了显微镜的成响质量。国际上规定,盖玻片的标准厚度为0.17mm。


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