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                        光學顯微鏡的重要光學技術參數

                        更新時間:2022-12-05      點擊次數:574

                          在鏡檢時,人們總是希望能清晰而明亮的理想圖象,這就需要光學顯微鏡的各項光學技術參數達到一定的標準,并且要求在使用時,必須根據鏡檢的目的和實際情況來協調各參數的關系。只有這樣,才能充分發揮顯微鏡應有的性能,得到滿意的鏡檢效果。

                          醫用光學顯微鏡的光學技術參數包括:數值孔徑、分辨率、放大率、焦深、視場寬度、覆蓋差、工作距離等等。這些參數并不都是越高越好,它們之間是相互聯系又相互制約的,在使用時,應根據鏡檢的目的和實際情況來協調參數間的關系,但應以保證分辨率為準。

                          1. 數值孔徑

                          數值孔徑簡寫NA,數值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術參數,是判斷兩者(尤其對物鏡而言)性能高低的重要標志。其數值的大小,分別標刻在物鏡和聚光鏡的外殼上。

                          數值孔徑(NA)是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質的折射率(n)和孔徑角(u)半數的正弦之乘積。用公式表示如下:NA=nsinu/2

                          孔徑角又稱"鏡口角",是物鏡光軸上的物體點與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度??讖浇窃酱?,進入物鏡的光通亮就越大,它與物鏡的有效直徑成正比,與焦點的距離成反比。

                          顯微鏡觀察時,若想增大NA值,孔徑角是無法增大的,辦法是增大介質的折射率n值?;谶@一原理,就產生了水浸物鏡和油浸物鏡,因介質的折射率n值大于1,NA值就能大于1。

                          數值孔徑最大值為1.4,這個數值在理論上和技術上都達到了極限。目前,有用折射率高的溴萘作介質,溴萘的折射率為1.66,所以NA值可大于1.4。

                          這里必須指出,為了充分發揮物鏡數值孔徑的作用,在觀察時,聚光鏡的NA值應等于或略大于物鏡的NA值。

                          數值孔徑與其他技術參數有著密切的關系,它幾乎決定和影響著其他各項技術參數。它與分辨率成正比,與放大率成正比,與焦深成反比,NA值增大,視場寬度與工作距離都會相應地變小。

                          2. 分辨率

                          顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區分的兩個物點的最小間距,又稱"鑒別率"。其計算公式是σ=λ/NA

                          式中σ為最小分辨距離;λ為光線的波長;NA為物鏡的數值孔徑??梢娢镧R的分辨率是由物鏡的NA值與照明光源的波長兩個因素決定。NA值越大,照明光線波長越短,則σ值越小,分辨率就越高。

                          要提高分辨率,即減小σ值,可采取以下措施

                          (1) 降低波長λ值,使用短波長光源。

                          (2) 增大介質n值以提高NA值(NA=nsinu/2)。

                          (3) 增大孔徑角u值以提高NA值。

                          (4) 增加明暗反差。

                          3. 放大率和有效放大率

                          由于經過物鏡和目鏡的兩次放大,所以顯微鏡總的放大率Γ應該是物鏡放大率β和目鏡放大率Γ1的乘積:  Γ=βΓ1

                          顯然,和放大鏡相比,顯微鏡可以具有高得多的放大率,并且通過調換不同放大率的物鏡和目鏡,能夠方便地改變顯微鏡的放大率。

                          放大率也是顯微鏡的重要參數,但也不能盲目相信放大率越高越好。顯微鏡放大倍率的極限即有效放大倍率。

                          分辨率和放大倍率是兩個不同的但又互有聯系的概念。有關系式:500NA<Γ<1000NA

                          當選用的光學顯微鏡物鏡數值孔徑不夠大,即分辨率不夠高時,顯微鏡不能分清物體的微細結構,此時即使過度地增大放大倍率,得到的也只能是一個輪廓雖大但細節不清的圖像,稱為無效放大倍率。反之如果分辨率已滿足要求而放大倍率不足,則顯微鏡雖已具備分辨的能力,但因圖像太小而仍然不能被人眼清晰視見。所以為了充分發揮顯微鏡的分辨能力,應使數值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配。



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