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        顯微鏡八大基本光學參數詳解

        文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2018-03-30 10:09:00
            顯微鏡的光學性能是由什么決定的呢?沃德普儀器告訴您,顯微鏡的光學性能是由顯微鏡的光學參數或者說參量來決定的,而基本的顯微鏡參數有哪些呢?沃德普儀器總結了八個基本的參數:
         
        1.數值孔徑
         
            數值孔徑又叫鏡口率。它是指所觀察的物體與鏡頭間介質的折射率n與物鏡鏡口角α一半的正弦值的乘積。用N.A或A.來表示。即:N.A.=nsin(α/2)。
         
            所謂鏡口角是指被觀察點射入物鏡前透鏡的邊緣光線之間的夾角。
         
         
        即圖10-1-2中的角α。
                                                 
            數值孔徑是物鏡與聚光鏡的重要參數,與顯微鏡的其它各個光學參數都有密切關系。一般希望它越大越好。從公式中可知:提高數值孔徑有兩種方法,一是增大鏡口角,二是增大物鏡與標本之間的折射率。
         
            采取前一種方法時,可以讓標本與物體盡量靠近。但無論怎樣靠近,α總是小于180°。這樣,sin(α/2)也小于1。而空氣的折射率n=1。因此,干燥系物鏡的數值孔徑nsin(α/2)總是小于1,一般在0.04~0.95之間。
         
            采取后一種方法時,可在物鏡與標本之間加入折射率較大的介質。如香柏油的折射率n=1.515,使用香柏油為介質時,可使數值孔徑達到1.2以上。這就是為什么在有些情況下要使用油鏡的原因。目前油鏡所能達到的最大數值孔徑為1.4。
         
        2.分辨率 
         
            分辨率又叫鑒別率或分辨本領。所謂分辨率是指顯微鏡分辨被檢物體細微結構的能力。它與分辨距離成反比。分辨距離是指能被分辨開的兩物點間的最小距離。分辨距離越小,顯微鏡的分辨率越高。如果兩物點間的距離小于分辨距離,就會把兩點誤看成一點,無法看清其結構。顯微鏡的分辨率是由物鏡決定的。目鏡只起放大作用,不能增加顯微鏡的分辨率。
         
            在普通中心照明的情況下,物鏡的分辨距離d由下式決定。
         
        d=(λ/2)N.A.
         
            式中:d表示分辨距離, 單位是微米,λ表示照明光線的波長,單位也是微米。
         
            在可見光中,亮度最大而且對人眼最敏感的波長為0.55μm,物鏡最大的N. A.為1.4。代入上式可得d近似為0.2μm。即,使用普通光學顯微鏡,在中心照明的情況下,分辨距離的極限為0.2μm。也就是說,小于0.2μm的兩物體,普通光學顯微鏡無法區分。
         
            使用紫外線,可以減小照明光線的波長,能使分辨距離達到0.1μm。但因紫外線不能為人眼所見。只能拍成照片后再觀察。
         
            電子流的波長只有0.00387nm。利用“電子透鏡”或磁透鏡來控制電子流,所制成的電子顯微鏡的分辨距離達零點幾nm??梢杂盟ビ^察原子的結構。
         
        3.放大率
         
            顯微鏡的放大率等于物鏡的放大率和目鏡的放大率的乘積。從原理上講,放大率可以做的非常大。但是,如果標本的細節不能被物鏡分辨開來,放大的再大,也毫無意義。理論上可以推導出來,顯微鏡最合適的放大率(稱為有效放大率,用M有效表示)是在物鏡的數值孔徑的500~1000倍之間。即500N.A.≤M有效≤1000N.A.
         
            在有效放大率范圍內,眼睛可以長時間觀察而不易疲勞。如果放大率低于500 N.A.,觀察起來就很吃力。如果高于1000N.A.,則會使像質變壞,甚至造成不真實的像。因此,超過1000N.A.的放大率稱為無效放大率。
         
        4.工作距離 
         
            工作距離是指顯微鏡調焦后,在使用標準蓋玻片和標準機械筒長的情況下,物鏡的下表面至蓋玻片上表面之間的距離。物鏡的放大率越高,工作距離越短。一般10倍以下的低倍物鏡,工作距離為5~7mm,而100倍的油鏡,其工作距離只有0.19mm左右。
         
        5.焦點深度
         
            當顯微鏡調焦于標本中某一平面后,不僅這一物平面可以看清楚,而且和它相連的上下兩個物平面也能同時看清楚。這上下兩個物平面之間的距離叫做焦點深度,簡稱焦深。
         
            顯微鏡的焦深是很小的,而且數值孔徑越大、總放大率越大,焦深越小。例如,使用N.A.為1.25/100倍的油鏡、12.5倍的目鏡觀察時,焦深只有0.27μm。這就是說,調焦后一次只看清楚0.27μm厚的一個薄層。而普通標本一般都有幾個微米厚。要想看完整個標本,需要使用顯微鏡的微調機構,自上而下分層觀察。
         
        6.清晰度
         
            顯微鏡成像的清晰度取決于其光學系統,尤其是物鏡的光學性能。它與顯微鏡的設計、制造、使用和保管都有關系。是一個很重要而又很復雜的問題。從使用和保管的角度來說,影響清晰度的主要原因有:所使用的蓋玻片的厚度不合格、調焦沒有調到理想位置、總放大率用得過大、油鏡的鏡頭沒有擦干凈、鏡片生霉等。
         
        7.鏡像亮度
         
            鏡像亮度是指顯微鏡中所看到的物像的亮暗程度。為了便于觀察,我們希望所成的像亮一些。在外部光線不變的情況下,鏡像亮度與數值孔徑的平方成正比,而與總放大率的平方成反比。要想使鏡像亮度大些,應使用大數值孔徑的物鏡,配以低放大率的目鏡。例如,在物鏡相同的情況下,使用5倍的目鏡與使用10倍的目鏡相比,其鏡像亮度要大4倍。
         
            使用電光源的顯微鏡,其鏡像亮度可以通過調節照明燈的亮度來控制。
         
        8.視場
         
            視場又叫視野。是指顯微鏡一次能夠看到的被檢物體的范圍。通常我們希望視場盡可能大些。顯微鏡的視場由物鏡的視場和目鏡的視場共同決定的。普通物鏡的視場小于20mm,大的可達40mm以上。普通10倍目鏡的視場為14mm,大的可達24mm以上。物鏡與目鏡一旦設計好后,其視場便固定了。因一般顯微鏡的視場較小,不可能在一個視場內看到整個標本,只能看到標本上極小的一個小圓塊。而且視場的大小與顯微鏡的總放大率成反比??偡糯舐试酱?,視場越小。解決的辦法是利用移動器,使標本的各部分依次進入視場,輪流觀察。
         
            上述八個參數之間是互相聯系、互相制約的。例如,使用數值孔徑大的物鏡,其分辨率、放大率、鏡像亮度都大,對觀察有利。但它的工作距離短、焦點深度和視場小,使用起來不太方便。在使用中應根據具體使用情況,照顧重點,兼顧其他。使用顯微鏡的根本目的是要看清楚樣本的細節,否則,就失去了使用顯微鏡的意義。從這個前提條件看來,分辨率應擺在首位,放大率擺在第二位。其余各參數應列入從屬地位。因為前兩個參數是決定被檢物體能否看得見的問題。其余各參數只是決定使用方便不方便或觀察效果好不好的問題。因此,使用時,應在保證主要參數滿足要求的前提下,適當兼顧其余各參數。 
         

         很多人在選擇顯微鏡的時候糾結于一些參數,因為檢測不同的產品使用的參數會不一樣,不是任一款顯微鏡都適用的,要怎樣選擇合適參數的顯微鏡呢?怎樣選擇最具性價比的顯微鏡呢?找沃德普儀器就對了,沃德普儀器為您提供最全面的最具性價比的顯微鏡,詳情可咨詢沃德普儀器。 

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