Как да определим и изчислим ефективността на оптичния микроскоп
1. Числова апертура
Числовата апертура се обозначава съкратено като NA. Числовата апертура е основният технически параметър на обектива и кондензаторната леща и е важен символ за преценка на ефективността и на двете (особено за обектив). Размерът на числовата му стойност е отбелязан съответно върху корпуса на обектива и събирателната леща.
Числовата апертура (NA) е произведението на коефициента на пречупване (n) на средата между предната леща на обектива и обекта, който се проверява, и синуса на половината от ъгъла на апертурата (u). Формулата е следната: NA=nsinu/2
Ъгълът на блендата, известен също като "ъгъл на отвора на огледалото", е ъгълът, образуван от точката на обекта върху оптичната ос на лещата на обектива и ефективния диаметър на предната леща на лещата на обектива. Колкото по-голям е ъгълът на отвора, толкова по-голям е светлинният поток, влизащ в лещата на обектива, който е пропорционален на ефективния диаметър на лещата на обектива и обратно пропорционален на разстоянието на фокусната точка.
Когато наблюдавате с микроскоп, ако искате да увеличите стойността на NA, ъгълът на апертурата не може да се увеличи. Единственият начин е да се увеличи стойността на индекса на пречупване n на средата. Въз основа на този принцип се произвеждат водопотопяеми обективи и маслени обективи. Тъй като стойността на индекса на пречупване n на средата е по-голяма от 1, стойността на NA може да бъде по-голяма от 1.
Максималната цифрова апертура е 1,4, което е достигнало границата както теоретично, така и технически. Понастоящем като среда се използва бромонафталин с висок индекс на пречупване. Индексът на пречупване на бромонафталина е 1,66, така че стойността на NA може да бъде по-голяма от 1,4.
Тук трябва да се отбележи, че за да се даде пълна роля на цифровата апертура на лещата на обектива, стойността на NA на събирателната леща трябва да бъде равна или малко по-голяма от тази на лещата на обектива по време на наблюдение.
Числовата апертура е тясно свързана с други технически параметри и почти определя и влияе върху други технически параметри. Той е пропорционален на разделителната способност, пропорционален на увеличението и обратно пропорционален на дълбочината на фокуса. Тъй като стойността на NA се увеличава, ширината на зрителното поле и работното разстояние ще намаляват съответно.
2. Резолюция
Разделителната способност на микроскопа се отнася до минималното разстояние между две точки на обекта, които могат да бъдат ясно разграничени от микроскопа, известно още като "степен на дискриминация". Формулата му за изчисление е σ=λ/NA
Където σ е минималното разделително разстояние; λ е дължината на вълната на светлината; NA е цифровата апертура на лещата на обектива. Разделителната способност на видимата леща на обектива се определя от два фактора: стойността на NA на лещата на обектива и дължината на вълната на източника на светлина. Колкото по-голяма е стойността на NA, толкова по-къса е дължината на вълната на осветителната светлина и колкото по-малка е стойността на σ, толкова по-висока е разделителната способност.
За да се увеличи разделителната способност, т.е. да се намали стойността на σ, могат да се предприемат следните мерки:
1. Намалете стойността на дължината на вълната λ и използвайте източник на светлина с къса дължина на вълната.
2. Увеличете средната стойност n, за да увеличите стойността на NA (NA=nsinu/2).
3. Увеличете стойността на ъгъла на блендата u, за да увеличите стойността на NA.
4. Увеличете контраста между светло и тъмно.
3. Увеличение и ефективно увеличение
Поради двете увеличения на лещата на обектива и окуляра, общото увеличение Γ на микроскопа трябва да бъде произведение от увеличението на лещата на обектива и увеличението на окуляра Γ1:
Γ= Γ1
Очевидно, в сравнение с лупата, микроскопът може да има много по-голямо увеличение и увеличението на микроскопа може лесно да се промени чрез смяна на обектива и окуляра с различни увеличения.
Увеличението също е важен параметър на микроскопа, но човек не може да вярва сляпо, че колкото по-голямо е увеличението, толкова по-добре. Границата на увеличението на микроскопа е ефективното увеличение.
Разделителна способност и увеличение са две различни, но свързани понятия. Релационна формула: 500NA<><>
Когато цифровата апертура на избраната леща на обектива не е достатъчно голяма, т.е. разделителната способност не е достатъчно висока, микроскопът не може да различи фината структура на обекта. В този момент, дори ако увеличението е прекомерно увеличено, полученото изображение може да бъде само изображение с големи контури, но неясни детайли. , наречено невалидно увеличение. Обратно, ако разделителната способност отговаря на изискванията, но увеличението е недостатъчно, микроскопът има способността да разделя, но изображението все още е твърде малко, за да се види ясно от човешките очи. Следователно, за да се даде пълноценно действие на разделителната способност на микроскопа, цифровата апертура трябва да бъде разумно съчетана с общото увеличение на микроскопа.
4. Дълбочина на фокуса
Дълбочината на фокуса е съкращението от дълбочина на фокуса, тоест, когато се използва микроскоп, когато фокусът е върху определен обект, не само всички точки в равнината на тази точка могат да се видят ясно, но и в рамките на определена дебелина над и под равнината, за да бъде ясно, дебелината на тази чиста част е дълбочината на фокуса. Ако дълбочината на фокуса е голяма, можете да видите целия слой на обекта, който се проверява, докато ако дълбочината на фокуса е малка, можете да видите само тънък слой от обекта, който се проверява. Дълбочината на фокуса има следната връзка с други технически параметри:
1. Дълбочината на фокуса е обратно пропорционална на общото увеличение и числовата апертура на лещата на обектива.
2. Дълбочината на фокуса е голяма и разделителната способност е намалена.
Поради голямата дълбочина на рязкост на обектива с ниско увеличение е трудно да се правят снимки с обектива с ниско увеличение. Това ще бъде описано по-подробно във фотомикрографии.
5. Диаметър на зрителното поле (FieldOfView)
При наблюдение с микроскоп светлата кръгла област, която се вижда, се нарича зрително поле и нейният размер се определя от полевата диафрагма в окуляра.
Диаметърът на зрителното поле се нарича още ширина на зрителното поле, което се отнася до действителния обхват на инспектирания обект, който може да бъде поместен в кръговото зрително поле, наблюдавано под микроскопа. Колкото по-голям е диаметърът на зрителното поле, толкова по-лесно е да се наблюдава.
Има формулата:
F=FN/
Във формулата F - диаметърът на зрителното поле;
FN - номер на поле (FieldNumber, съкратено FN, отбелязано от външната страна на цевта на окуляра);
- увеличението на лещата на обектива.
Вижда се от формулата:
1. Диаметърът на зрителното поле е пропорционален на броя на зрителните полета.
2. Увеличаването на кратното на лещата на обектива намалява диаметъра на зрителното поле. Следователно, ако можете да видите цялата картина на инспектирания обект под обектива с ниска мощност и преминете към обектив с висока мощност, можете да видите само малка част от инспектирания обект.
6. Лоша покривност
Оптичната система на микроскопа включва и покривното стъкло. Поради нестандартната дебелина на покривното стъкло, оптичният път на светлината след навлизане във въздуха от покривното стъкло се променя, което води до фазова разлика, което е лошо покритие. Генерирането на лошо покритие се отразява на качеството на звука на микроскопа.
Съгласно международните разпоредби стандартната дебелина на покривното стъкло е {{0}}.17 mm, а допустимият диапазон е 0.16-0.18 mm. Разликата в този диапазон на дебелината е изчислена при производството на обектива. 0,17, отбелязано върху корпуса на обектива, показва дебелината на покривното стъкло, необходимо за обектива.
7. Работно разстояние WD
Работното разстояние се нарича още разстояние на обекта, което се отнася до разстоянието от повърхността на предната леща на лещата на обектива до обекта, който ще се проверява. По време на инспекция с микроскоп обектът, който ще се инспектира, трябва да бъде между един и два пъти по-голям от фокусното разстояние на лещата на обектива. Следователно то и фокусното разстояние са две понятия. Това, което обикновено се нарича фокусиране, всъщност е регулиране на работното разстояние.
В случай на определена числова апертура на обектива, работното разстояние е малко, а ъгълът на апертура е голям.
Обектив с голямо увеличение с голяма цифрова апертура и малко работно разстояние
