Hvordan man definerer og beregner effektiviteten af et optisk mikroskop
1. Numerisk blænde
Numerisk blænde er forkortet til NA. Numerisk blænde er den vigtigste tekniske parameter for objektivlinsen og kondensatorlinsen, og den er et vigtigt symbol til at bedømme ydeevnen af begge (især for objektivlinsen). Størrelsen af dens numeriske værdi er markeret på henholdsvis objektivlinsen og kondensatorlinsen.
Numerisk blænde (NA) er produktet af brydningsindekset (n) af mediet mellem den forreste linse på objektivlinsen og det objekt, der skal inspiceres, og sinusen af halvdelen af blændevinklen (u). Formlen er som følger: NA=nsinu/2
Blændevinkel, også kendt som "spejlmundvinkel", er den vinkel, der dannes af objektpunktet på objektivlinsens optiske akse og den effektive diameter af objektivlinsens frontlinse. Jo større blændevinklen er, jo større lysstrøm kommer ind i objektivlinsen, som er proportional med objektivlinsens effektive diameter og omvendt proportional med brændpunktets afstand.
Når man observerer med et mikroskop, hvis man ønsker at øge NA-værdien, kan blændevinklen ikke øges. Den eneste måde er at øge brydningsindekset n værdi af mediet. Baseret på dette princip produceres vandsænkende objektivlinser og oliesænkende objektivlinser. Fordi mediets brydningsindeks n-værdi er større end 1, kan NA-værdien være større end 1.
Den maksimale numeriske blænde er 1,4, hvilket har nået grænsen både teoretisk og teknisk. På nuværende tidspunkt anvendes bromonaphthalen med et højt brydningsindeks som medium. Brydningsindekset for bromonaphthalen er 1,66, så NA-værdien kan være større end 1,4.
Det skal her påpeges, at for at give fuldt udspil til den numeriske blændes rolle i objektivlinsen, bør NA-værdien af kondensatorlinsen være lig med eller lidt større end objektivlinsen under observation.
Numerisk blænde er tæt forbundet med andre tekniske parametre, og det bestemmer og påvirker næsten andre tekniske parametre. Den er proportional med opløsningen, proportional med forstørrelsen og omvendt proportional med dybden af fokus. Når NA-værdien stiger, vil bredden af synsfeltet og arbejdsafstanden falde tilsvarende.
2. Opløsning
Opløsningen af mikroskopet refererer til den mindste afstand mellem to objektpunkter, der tydeligt kan skelnes af mikroskopet, også kendt som "diskrimineringshastigheden". Dens beregningsformel er σ=λ/NA
Hvor σ er den mindste opløsningsafstand; λ er lysets bølgelængde; NA er den numeriske blænde for objektivlinsen. Opløsningen af den synlige objektivlinse bestemmes af to faktorer: NA-værdien af objektivlinsen og bølgelængden af belysningskilden. Jo større NA-værdien er, jo kortere er bølgelængden af belysningslyset, og jo mindre σ-værdien er, jo højere opløsning.
For at øge opløsningen, dvs. reducere værdien af σ, kan følgende foranstaltninger tages:
1. Reducer bølgelængden λ-værdi og brug en lyskilde med kort bølgelængde.
2. Forøg mellemværdien n for at øge NA-værdien (NA=nsinu/2).
3. Forøg blændevinklen u-værdien for at øge NA-værdien.
4. Øg kontrasten mellem lys og mørke.
3. Forstørrelse og effektiv forstørrelse
På grund af de to forstørrelser af objektivlinsen og okularet, bør mikroskopets samlede forstørrelse Γ være produktet af objektivlinsens forstørrelse og okularforstørrelsen Γ1:
Γ= Γ1
Det er klart, at sammenlignet med forstørrelsesglasset kan mikroskopet have en meget højere forstørrelse, og mikroskopets forstørrelse kan nemt ændres ved at udskifte objektivlinsen og okularet med forskellige forstørrelser.
Forstørrelse er også en vigtig parameter i mikroskopet, men man kan ikke blindt tro, at jo højere forstørrelse, jo bedre. Grænsen for mikroskopforstørrelse er den effektive forstørrelse.
Opløsning og forstørrelse er to forskellige, men relaterede begreber. Relationsformel: 500NA<><>
Når den numeriske blænde på den valgte objektivlinse ikke er stor nok, det vil sige opløsningen ikke er høj nok, kan mikroskopet ikke skelne objektets fine struktur. På dette tidspunkt, selvom forstørrelsen er overdrevent øget, kan det opnåede billede kun være et billede med en stor kontur, men uklare detaljer. , kaldet den ugyldige forstørrelse. Omvendt, hvis opløsningen opfylder kravene, men forstørrelsen er utilstrækkelig, har mikroskopet evnen til at løse, men billedet er stadig for lille til at ses tydeligt af menneskelige øjne. Derfor, for at give fuldt spil til mikroskopets opløsningsevne, bør den numeriske blænde være rimeligt afstemt med mikroskopets totale forstørrelse.
4. Dybde af fokus
Depth of focus er forkortelsen af depth of focus, det vil sige, når man bruger et mikroskop, når fokus er på et bestemt objekt, kan ikke kun alle punkter på dette punkts plan ses tydeligt, men også inden for en vis tykkelse over og under planet, For at være klar, tykkelsen af denne klare del er dybden af fokus. Hvis fokusdybden er stor, kan du se hele laget af objektet under inspektion, mens hvis fokusdybden er lille, kan du kun se et tyndt lag af objektet under inspektion. Fokusdybden har følgende forhold til andre tekniske parametre:
1. Fokusdybden er omvendt proportional med den samlede forstørrelse og den numeriske blænde på objektivlinsen.
2. Fokusdybden er stor, og opløsningen er reduceret.
På grund af den store dybdeskarphed af objektivet med lav forstørrelse, er det svært at tage billeder med objektivet med lav forstørrelse. Dette vil blive beskrevet mere detaljeret i mikrofotografier.
5. Diameter for synsfelt (FieldOfView)
Når man observerer et mikroskop, kaldes det lyse cirkulære område, der ses, for synsfeltet, og dets størrelse bestemmes af feltmembranen i okularet.
Diameteren af synsfeltet kaldes også bredden af synsfeltet, som refererer til den faktiske rækkevidde af det inspicerede objekt, der kan rummes i det cirkulære synsfelt set under mikroskopet. Jo større diameter synsfeltet er, jo lettere er det at observere.
Der er formlen:
F=FN/
I formlen, F - diameteren af synsfeltet;
FN - feltnummer (FieldNumber, forkortet FN, markeret på ydersiden af okularrøret);
- forstørrelsen af objektivlinsen.
Det kan ses ud fra formlen:
1. Diameteren af synsfeltet er proportional med antallet af synsfelter.
2. Forøgelse af multiplum af objektivlinsen reducerer diameteren af synsfeltet. Derfor, hvis du kan se hele billedet af det inspicerede objekt under laveffektlinsen og skifte til en højeffektobjektivlinse, kan du kun se en lille del af det inspicerede objekt.
6. Dårlig dækning
Mikroskopets optiske system inkluderer også dækglasset. På grund af den ikke-standardiserede tykkelse af dækglasset ændres den optiske vej af lyset efter at være kommet ind i luften fra dækglasset, hvilket resulterer i en faseforskel, hvilket er dårlig dækning. Generering af dårlig dækning påvirker lydkvaliteten af mikroskopet.
I henhold til internationale regler er standardtykkelsen af dækglasset {{0}}.17 mm, og det tilladte område er 0.16-0.18 mm. Forskellen i dette tykkelsesområde er blevet beregnet ved fremstillingen af objektivlinsen. 0,17 markeret på objektivets hus angiver tykkelsen af dækglasset, som objektivlinsen kræver.
7. Arbejdsafstand WD
Arbejdsafstanden kaldes også objektafstanden, som refererer til afstanden fra overfladen af objektivlinsens frontlinse til objektet, der skal inspiceres. Under mikroskopinspektion skal objektet, der skal inspiceres, være mellem en og to gange objektivets brændvidde. Derfor er det og brændvidden to begreber. Det man normalt kalder fokusering er faktisk at justere arbejdsafstanden.
Ved en vis numerisk blænde på objektivlinsen er arbejdsafstanden kort, og blændevinklen stor.
Objektiv med høj forstørrelse med stor numerisk blænde og lille arbejdsafstand
