光学显微镜的重要光学技术参数

发表时间:2022-12-05      点击次数:184

  在镜检时,人们总是希望能清晰而明亮的理想图象,这就需要光学显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准,并且要求在使用时,必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样,才能充分发挥显微镜应有的性能,得到满意的镜检效果。

  医用光学显微镜的光学技术参数包括:数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离等等。这些参数并不都是越高越好,它们之间是相互联系又相互制约的,在使用时,应根据镜检的目的和实际情况来协调参数间的关系,但应以保证分辨率为准。

  1. 数值孔径

  数值孔径简写NA,数值孔径是物镜和聚光镜的主要技术参数,是判断两者(尤其对物镜而言)性能高低的重要标志。其数值的大小,分别标刻在物镜和聚光镜的外壳上。

  数值孔径(NA)是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率(n)和孔径角(u)半数的正弦之乘积。用公式表示如下:NA=nsinu/2

  孔径角又称"镜口角",是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大,进入物镜的光通亮就越大,它与物镜的有效直径成正比,与焦点的距离成反比。

  显微镜观察时,若想增大NA值,孔径角是无法增大的,办法是增大介质的折射率n值。基于这一原理,就产生了水浸物镜和油浸物镜,因介质的折射率n值大于1,NA值就能大于1。

  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。

  2. 分辨率

  显微镜的分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距,又称"鉴别率"。其计算公式是σ=λ/NA

  式中σ为最小分辨距离;λ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σ值越小,分辨率就越高。

  要提高分辨率,即减小σ值,可采取以下措施

  (1) 降低波长λ值,使用短波长光源。

  (2) 增大介质n值以提高NA值(NA=nsinu/2)。

  (3) 增大孔径角u值以提高NA值。

  (4) 增加明暗反差。

  3. 放大率和有效放大率

  由于经过物镜和目镜的两次放大,所以显微镜总的放大率Γ应该是物镜放大率β和目镜放大率Γ1的乘积:  Γ=βΓ1

  显然,和放大镜相比,显微镜可以具有高得多的放大率,并且通过调换不同放大率的物镜和目镜,能够方便地改变显微镜的放大率。

  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。显微镜放大倍率的极限即有效放大倍率。

  分辨率和放大倍率是两个不同的但又互有联系的概念。有关系式:500NA<Γ<1000NA

  当选用的光学显微镜物镜数值孔径不够大,即分辨率不够高时,显微镜不能分清物体的微细结构,此时即使过度地增大放大倍率,得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清的图像,称为无效放大倍率。反之如果分辨率已满足要求而放大倍率不足,则显微镜虽已具备分辨的能力,但因图像太小而仍然不能被人眼清晰视见。所以为了充分发挥显微镜的分辨能力,应使数值孔径与显微镜总放大倍率合理匹配。



版权所有©2023 北京佳源伟业科技有限公司 All Rights Reserved    备案号:京ICP备2021037741号-1    sitemap.xml    管理登陆    技术支持:化工仪器网