顯微鏡專業(yè)術(shù)語解析
1、數(shù)值孔徑:
數(shù)值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù),,數(shù)值孔徑簡(jiǎn)寫NA,,是判斷兩者(尤其對(duì)物鏡而言)性能高低的重要標(biāo)志。其數(shù)值的大小,,分別標(biāo)刻在物鏡和聚光鏡的外殼上,。
數(shù)值孔徑(NA)是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率(n)和孔徑角(u)半數(shù)的正弦之乘積。用公式表示如下:NA=nsinu/2
孔徑角又稱鏡口角,,是物鏡光軸上的物體點(diǎn)與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度,。孔徑角越大,,進(jìn)入物鏡的光通亮就越大,,它與物鏡的有效直徑成正比,與焦點(diǎn)的距離成反比,。
顯微鏡觀察時(shí),,若想增大NA值,孔徑角是無法增大的,,*的辦法是增大介質(zhì)的折射率n值,。基于這一原理,,就產(chǎn)生了水浸物鏡和油浸物鏡,,因介質(zhì)的折射率n值大于1,NA值就能大于1,。數(shù)值孔徑zui大值為1.4,,這個(gè)數(shù)值在理論上和技術(shù)上都達(dá)到了極限,。目前,,有用折射率高的溴萘作介質(zhì),溴萘的折射率為1.66,所以NA值可大于1.4,。
這里必須指出,,為了充分發(fā)揮物鏡數(shù)值孔徑的作用,在觀察時(shí),,聚光鏡的NA值應(yīng)等于或略大于物鏡的NA值,。
數(shù)值孔徑與其他技術(shù)參數(shù)有著密切的關(guān)系,它幾乎決定和影響著其他各項(xiàng)技術(shù)參數(shù),。它與分辨率成正比,,與放大率成正比,,與焦深成反比,NA值增大,,視場(chǎng)寬度與工作距離都會(huì)相應(yīng)地變小,。
2、分辨率
顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區(qū)分的兩個(gè)物點(diǎn)的zui小間距,,又稱鑒別率,。其計(jì)算公式是σ=λ/NA,式中σ為zui小分辨距離,;λ為光線的波長(zhǎng),;NA為物鏡的數(shù)值孔徑??梢娢镧R的分辨率是由物鏡的NA值與照明光源的波長(zhǎng)兩個(gè)因素決定,。NA值越大,照明光線波長(zhǎng)越短,,則σ值越小,,分辨率就越高。
要提高分辨率,,即減小σ值,,可采取以下措施:
(1)降低波長(zhǎng)λ值,使用短波長(zhǎng)光源,。
(2)增大介質(zhì)n值以提高NA值(NA=nsinu/2),。
(3)增大孔徑角u值以提高NA值。
(4)增加明暗反差,。
3,、放大率和有效放大率
由于經(jīng)過物鏡和目鏡的兩次放大,所以顯微鏡總的放大率Γ應(yīng)該是物鏡放大率β和目鏡放大率Γ1的乘積:Γ=βΓ1
顯然,,和放大鏡相比,,顯微鏡可以具有高得多的放大率,并且通過調(diào)換不同放大率的物鏡和目鏡,,能夠方便地改變顯微鏡的放大率,。
放大率也是顯微鏡的重要參數(shù),但也不能盲目相信放大率越高越好,。顯微鏡放大倍率的極限即有效放大倍率,。
分辨率和放大倍率是兩個(gè)不同的但又互有的概念。
有關(guān)系式: 500NA<Γ<1000NA
當(dāng)選用的物鏡數(shù)值孔徑不夠大,,即分辨率不夠高時(shí),,顯微鏡不能分清物體的微細(xì)結(jié)構(gòu),此時(shí)即使過度地增大放大倍率,,得到的也只能是一個(gè)輪廓雖大但細(xì)節(jié)不清的 圖像,,稱為無效放大倍率,。反之如果分辨率已滿足要求而放大倍率不足,則顯微鏡雖已具備分辨的能力,,但因圖像太小而仍然不能被人眼清晰視見,。所以為了充分發(fā)揮顯微鏡的分辨能力,應(yīng)使數(shù)值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配,。
4,、焦深
焦深為焦點(diǎn)深度的簡(jiǎn)稱,即在使用顯微鏡時(shí),,當(dāng)焦點(diǎn) 對(duì)準(zhǔn)某一物體時(shí),,不僅位于該點(diǎn)平面上的各點(diǎn)都可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度內(nèi),,也能看得清楚,,這個(gè)清楚部分的厚度就是焦深。焦深大, 可以看到 被檢物體的全層,,而焦深小,,則只能看到被檢物體的一薄層,焦深與其他技術(shù)參數(shù)有以下關(guān)系:
(1)焦深與總放大倍數(shù)及物鏡的數(shù)值孔徑成反比,。
(2)焦深大,,分辨率降低。
由于低倍物鏡的景深較大,,所以在低倍物鏡照相時(shí)造成困難,。在顯微照相時(shí)將詳細(xì)介紹。
5,、視場(chǎng)直徑
觀察顯微鏡時(shí),,所看到的明亮的圓形范圍叫視場(chǎng),它的大小是由目鏡里的視場(chǎng)光闌決定的,。視場(chǎng)直徑也稱視場(chǎng)寬度,,是指在顯微鏡下看到的圓形視場(chǎng)內(nèi)所能容納被檢物體的實(shí)際范圍。視場(chǎng)直徑愈大,,愈便于觀察,。
有公式 F=FN/β,式中F: 視場(chǎng)直徑,,F(xiàn)N:視場(chǎng)數(shù)(Field Number, 簡(jiǎn)寫為FN,,標(biāo)刻在目鏡的鏡筒外側(cè)),,β:物鏡放大率,。由公式可看出:
(1)視場(chǎng)直徑與視場(chǎng)數(shù)成正比。
(2)增大物鏡的倍數(shù),,則視場(chǎng)直徑減小,。因此,,若在低倍鏡下可以看到被檢物體的全貌,而換成高倍物鏡,,就只能看到被檢物體的很小一部份,。
6、覆蓋差
顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)也包括蓋玻片在內(nèi),。由于蓋玻片的厚度不標(biāo)準(zhǔn),,光線從蓋玻片進(jìn)入空氣產(chǎn)生折射后的光路發(fā)生了改變,從而產(chǎn)生了相差,,這就是覆蓋差,。覆蓋差的產(chǎn)生影響了顯微鏡的成響質(zhì)量。
上規(guī)定,,蓋玻片的標(biāo)準(zhǔn)厚度為0.17mm,,許可范圍在0.16-0.18mm,在物鏡的制造上已將此厚度范圍的相差計(jì)算在內(nèi),。物鏡外殼上標(biāo)的0.17,,即表明該物鏡所要求的蓋玻片的厚度。
7,、工作距離
工作距離也叫物距,,簡(jiǎn)稱WD,即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離,。鏡檢時(shí),,被檢物體應(yīng)處在物鏡的一倍至二倍焦距之間。因此,,它與焦距是兩個(gè)概念,,平時(shí)習(xí)慣所說的調(diào)焦,實(shí)際上是調(diào)節(jié)工作距離,。
在物鏡數(shù)值孔徑一定的情況下,,工作距離短孔徑角則大。
數(shù)值孔徑大的高倍物鏡,,其工作距離小,。
8、物鏡
物鏡是顯微鏡zui重要的光學(xué)部件,,利用光線使被檢物體*次成象,,因而直接關(guān)系和影響成象的質(zhì)量和各項(xiàng)光學(xué)技術(shù)參數(shù),是衡量一臺(tái)顯微鏡質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn),。
物鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,,制作精密,由于對(duì)象差的校正,,金屬的物鏡筒內(nèi)由相隔一定距離并被固定的透鏡組組合而成,。物鏡有許多具體的要求,,如合軸,齊焦。
齊焦既是在鏡檢時(shí),,當(dāng)用某一倍率的物鏡觀察圖象清晰后,,在轉(zhuǎn)換另一倍率的物鏡時(shí),其成象亦應(yīng)基本清晰,,而且象的中心偏離也應(yīng)該在一定的范圍內(nèi),,也就是合 軸程度。齊焦性能的優(yōu)劣和合軸程度的高低是顯微鏡質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)志,,它是與物鏡的本身質(zhì)量和物鏡轉(zhuǎn)換器的精度有關(guān),。