Explicație detaliată a celor șapte parametri ai microscopului optic
În timpul inspecției microscopice, oamenii speră întotdeauna să aibă o imagine ideală clară și strălucitoare, care necesită ca parametrii tehnici optici ai microscopului să îndeplinească anumite standarde și necesită ca atunci când se utilizează, să fie coordonat în funcție de scopul inspecției microscopice și de realitatea reală. relația situației dintre parametri. Numai în acest fel putem juca pe deplin funcționarea corectă a microscopului și obținem rezultate satisfăcătoare ale inspecției microscopice.
Parametrii tehnici optici ai microscopului includ: deschiderea numerică, rezoluția, mărirea, adâncimea focalizării, lățimea câmpului vizual, acoperire slabă, distanța de lucru etc. Acești parametri nu sunt întotdeauna mai mari, cu atât mai bine. Ele sunt reciproc restrictive. La utilizare, relația dintre parametri ar trebui să fie coordonată în funcție de scopul microscopiei și situația reală, dar rezoluția ar trebui să fie garantată.
1. Diafragma numerică
Diafragma numerică este abreviată ca NA. Diafragma numerică este principalul parametru tehnic al obiectivului și al lentilei condensatorului și este un indicator important pentru a evalua performanța ambelor (în special pentru obiectivul). Mărimea valorii sale numerice este marcată pe carcasa obiectivului și, respectiv, a lentilei condensatorului.
Apertura numerică (NA) este produsul dintre indicele de refracție (n) al mediului dintre lentila frontală a obiectivului și obiectul de inspectat și sinusul jumătății unghiului de deschidere (u). Formula se exprimă după cum urmează: NA=nsinu/2
Unghiul de deschidere, cunoscut și sub denumirea de „unghi de oglindă”, este unghiul format de punctul obiect de pe axa optică a lentilei obiectiv și diametrul efectiv al lentilei frontale a lentilei obiectiv. Cu cât unghiul de deschidere este mai mare, cu atât lumina care intră în obiectiv este mai strălucitoare, care este proporțională cu diametrul efectiv al obiectivului și invers proporțională cu distanța de la punctul focal.
În timpul observării la microscop, dacă doriți să creșteți valoarea NA, unghiul de deschidere nu poate fi mărit. Singura modalitate este de a crește valoarea indicelui de refracție n a mediului. Pe baza acestui principiu, sunt produse lentila obiectiv cu imersie în apă și lentila obiectiv cu imersie în ulei. Deoarece indicele de refracție n al mediului este mai mare de 1, valoarea NA poate fi mai mare de 1.
Valoarea maximă a diafragmei numerice este 1,4, care a atins limita atât teoretic cât și tehnic. În prezent, ca mediu se utilizează bronaftalina cu indice de refracție ridicat. Indicele de refracție al bronaftalenei este 1,66, deci valoarea NA poate fi mai mare de 1,4.
Trebuie subliniat aici că, pentru a juca pe deplin efectul diafragmei numerice a lentilei obiectiv, valoarea NA a condensatorului ar trebui să fie egală cu sau puțin mai mare decât valoarea NA a lentilei obiectiv în timpul observației.
Diafragma numerică are o relație strânsă cu alți parametri tehnici și aproape determină și afectează alți parametri tehnici. Este proporțională cu rezoluția, proporțională cu mărirea și invers proporțională cu adâncimea focalizării. Pe măsură ce valoarea NA crește, lățimea câmpului vizual și distanța de lucru vor scădea corespunzător.
2. Rezoluție
Rezoluția microscopului se referă la cea mai mică distanță dintre două puncte obiect care poate fi distinsă clar de microscop, cunoscută și sub numele de „rata de discriminare”. Formula sa de calcul este σ=λ/NA
unde σ este distanța minimă de rezoluție; λ este lungimea de undă a luminii; NA este deschiderea numerică a obiectivului. Rezoluția lentilei obiectivului vizibil este determinată de valoarea NA a lentilei obiectiv și de lungimea de undă a sursei de lumină de iluminare. Cu cât valoarea NA este mai mare, cu atât lungimea de undă a luminii de iluminare este mai mică, cu atât valoarea σ este mai mică și rezoluția este mai mare.
Pentru a îmbunătăți rezoluția, adică pentru a reduce valoarea σ, pot fi luate următoarele măsuri
(1) Reduceți lungimea de undă λ și utilizați o sursă de lumină cu lungime de undă scurtă.
(2) Creșteți valoarea n a mediului pentru a crește valoarea NA (NA=nsinu/2).
(3) Măriți valoarea u unghiului de deschidere pentru a crește valoarea NA.
(4) Creșteți contrastul dintre lumină și întuneric.
3. Mărire și mărire efectivă
Datorită celor două măriri ale obiectivului și ale ocularului, mărirea totală Γ a microscopului ar trebui să fie produsul dintre mărirea obiectivului și mărirea ocularului Γ1:
Γ= Γ1
Evident, microscopul poate avea o mărire mult mai mare decât lupa, iar mărirea microscopului poate fi schimbată cu ușurință prin schimbul de lentile obiective și oculare cu măriri diferite.
Mărirea este, de asemenea, un parametru important al microscopului, dar nu putem crede orbește că cu cât mărirea este mai mare, cu atât mai bine. Limita măririi microscopului este mărirea efectivă.
Rezoluția și mărirea sunt două concepte diferite, dar care se exclud reciproc. Există o formulă relațională: 500NA<><>
Când deschiderea numerică a obiectivului selectat nu este suficient de mare, adică rezoluția nu este suficient de mare, microscopul nu poate distinge structura fină a obiectului. În acest moment, chiar dacă mărirea este crescută excesiv, se poate obține doar o imagine cu un contur mare, dar detalii neclare. , numită mărire ineficientă. Pe de altă parte, dacă rezoluția a îndeplinit cerințele și mărirea este insuficientă, microscopul are capacitatea de a se rezolva, dar imaginea este prea mică pentru a fi văzută clar de ochiul uman. Prin urmare, pentru a juca pe deplin puterea de rezoluție a microscopului, deschiderea numerică ar trebui să fie potrivită în mod rezonabil cu mărirea totală a microscopului.
4. Adâncimea focalizării
Adâncimea de focalizare este abrevierea adâncimii de focalizare, adică atunci când se folosește un microscop, când focalizarea este pe un obiect, nu numai punctele din planul punctului pot fi văzute clar, ci și într-o anumită grosime. deasupra și dedesubtul avionului. În mod clar, grosimea acestei părți clare este adâncimea focalizării. Când adâncimea de focalizare este mare, se poate vedea întregul strat al obiectului de inspectat, în timp ce atunci când adâncimea de focalizare este mică, poate fi văzut doar un strat subțire al obiectului de inspectat. Profunzimea focalizării are următoarea relație cu alți parametri tehnici:
(1) Adâncimea focalizării este invers proporțională cu mărirea totală și cu deschiderea numerică a obiectivului.
(2) Adâncimea focalizării este mare și rezoluția este redusă.
Datorită adâncimii mari de câmp a obiectivului cu mărire redusă, este dificil să se facă fotografii cu obiectivul cu mărire redusă. Detaliile vor fi descrise în microfotografii.
5. Câmp de vizualizare (FieldOfView)
Când se observă un microscop, zona circulară strălucitoare văzută se numește câmp de vedere, iar dimensiunea sa este determinată de diafragma de câmp din ocular.
Diametrul câmpului vizual se mai numește și lățimea câmpului vizual, care se referă la intervalul real al obiectului supus inspecției care poate fi acomodat în câmpul vizual circular văzut la microscop. Cu cât diametrul câmpului vizual este mai mare, cu atât este mai ușor de observat.
Există formula F=FN/
În formula, F: diametrul câmpului vizual, FN: numărul câmpului vizual (FieldNumber, prescurtat ca FN, marcat pe exteriorul cilindrului lentilei ocularului), : mărirea lentilei obiectivului .
Se vede din formula:
(1) Diametrul câmpului vizual este proporțional cu numărul de câmpuri vizuale.
(2) Creșterea multiplului lentilei obiectiv reduce diametrul câmpului vizual. Prin urmare, dacă puteți vedea întreaga imagine a obiectului inspectat sub o lentilă de putere redusă și o puteți înlocui cu o lentilă obiectiv de mare putere, puteți vedea doar o mică parte a obiectului inspectat.
6. Acoperire slabă
Sistemul optic al microscopului include și capacul de sticlă. Datorită grosimii nestandard a sticlei de acoperire, calea luminii după ce lumina intră în aer din sticla de acoperire și este refractată se modifică, rezultând o diferență de fază, care este o acoperire slabă. Acoperirea slabă afectează calitatea sunetului microscopului.
La nivel internațional, grosimea standard a geamului de acoperire este de {{0}},17 mm, iar intervalul admis este de 0.16-0,18 mm. La fabricarea lentilei obiectiv a fost calculată aberația în acest interval de grosime. Semnul 0,17 marcat pe carcasa obiectivului indică grosimea necesară a capacului de sticlă pentru lentila obiectivului.
7. Distanța de lucru WD
Distanța de lucru se mai numește și distanța obiectului, care se referă la distanța dintre suprafața lentilei frontale a lentilei obiectiv și obiectul care trebuie inspectat. În timpul inspecției la microscop, obiectul care trebuie inspectat trebuie să aibă între una și două ori distanța focală a obiectivului. Prin urmare, ea și distanța focală sunt două concepte. Ceea ce numim de obicei focalizare este de fapt ajustarea distanței de lucru.
Când deschiderea numerică a obiectivului este constantă, distanța de lucru este scurtă și unghiul de deschidere este mare.
Obiectivul de mare putere cu deschidere numerică mare are o distanță mică de lucru.
