Come definire e calcolare l'efficienza del microscopio ottico
1. Apertura numerica
L'apertura numerica è abbreviata in NA. L'apertura numerica è il parametro tecnico principale della lente dell'obiettivo e della lente del condensatore ed è un simbolo importante per giudicare le prestazioni di entrambi (specialmente per la lente dell'obiettivo). La dimensione del suo valore numerico è contrassegnata rispettivamente sull'involucro della lente dell'obiettivo e della lente del condensatore.
L'apertura numerica (NA) è il prodotto dell'indice di rifrazione (n) del mezzo tra la lente frontale dell'obiettivo e l'oggetto da ispezionare e il seno della metà dell'angolo di apertura (u). La formula è la seguente: NA=nsinu/2
L'angolo di apertura, noto anche come "angolo della bocca dello specchio", è l'angolo formato dal punto dell'oggetto sull'asse ottico della lente dell'obiettivo e dal diametro effettivo della lente frontale della lente dell'obiettivo. Maggiore è l'angolo di apertura, maggiore è il flusso luminoso che entra nella lente dell'obiettivo, che è proporzionale al diametro effettivo della lente dell'obiettivo e inversamente proporzionale alla distanza del punto focale.
Quando si osserva con un microscopio, se si desidera aumentare il valore NA, non è possibile aumentare l'angolo di apertura. L'unico modo è aumentare il valore dell'indice di rifrazione n del mezzo. Sulla base di questo principio vengono prodotte lenti per obiettivi ad immersione in acqua e lenti per obiettivi ad immersione in olio. Poiché il valore dell'indice di rifrazione n del mezzo è maggiore di 1, il valore NA può essere maggiore di 1.
L'apertura numerica massima è 1.4, che ha raggiunto il limite sia teoricamente che tecnicamente. Attualmente, come mezzo viene utilizzato il bromonaftalene con un alto indice di rifrazione. L'indice di rifrazione del bromonaftalene è 1,66, quindi il valore NA può essere maggiore di 1,4.
Va qui sottolineato che per dare pieno gioco al ruolo dell'apertura numerica della lente dell'obiettivo, il valore NA della lente del condensatore dovrebbe essere uguale o leggermente superiore a quello della lente dell'obiettivo durante l'osservazione.
L'apertura numerica è strettamente correlata ad altri parametri tecnici e quasi determina e influenza altri parametri tecnici. È proporzionale alla risoluzione, proporzionale all'ingrandimento e inversamente proporzionale alla profondità di fuoco. All'aumentare del valore NA, l'ampiezza del campo visivo e la distanza di lavoro diminuiranno di conseguenza.
2. Risoluzione
La risoluzione del microscopio si riferisce alla distanza minima tra due punti dell'oggetto che possono essere chiaramente distinti dal microscopio, nota anche come "tasso di discriminazione". La sua formula di calcolo è σ=λ/NA
Dove σ è la minima distanza di risoluzione; λ è la lunghezza d'onda della luce; NA è l'apertura numerica della lente dell'obiettivo. La risoluzione della lente dell'obiettivo visibile è determinata da due fattori: il valore NA della lente dell'obiettivo e la lunghezza d'onda della sorgente di illuminazione. Maggiore è il valore NA, minore è la lunghezza d'onda della luce di illuminazione e minore è il valore σ, maggiore è la risoluzione.
Per aumentare la risoluzione, cioè ridurre il valore di σ, si possono adottare le seguenti misure:
1. Ridurre il valore della lunghezza d'onda λ e utilizzare una sorgente luminosa a lunghezza d'onda corta.
2. Aumentare il valore n medio per aumentare il valore NA (NA=nsinu/2).
3. Aumentare il valore u dell'angolo di apertura per aumentare il valore NA.
4. Aumentare il contrasto tra chiaro e scuro.
3. Ingrandimento e ingrandimento effettivo
A causa dei due ingrandimenti della lente dell'obiettivo e dell'oculare, l'ingrandimento totale Γ del microscopio dovrebbe essere il prodotto dell'ingrandimento della lente dell'obiettivo e dell'ingrandimento dell'oculare Γ1:
Γ= Γ1
Ovviamente, rispetto alla lente d'ingrandimento, il microscopio può avere un ingrandimento molto più elevato e l'ingrandimento del microscopio può essere facilmente modificato sostituendo la lente dell'obiettivo e l'oculare con ingrandimenti diversi.
Anche l'ingrandimento è un parametro importante del microscopio, ma non si può credere ciecamente che maggiore è l'ingrandimento, meglio è. Il limite dell'ingrandimento del microscopio è l'ingrandimento effettivo.
Risoluzione e ingrandimento sono due concetti diversi ma correlati. Formula relazionale: 500NA<><>
Quando l'apertura numerica dell'obiettivo selezionato non è abbastanza grande, cioè la risoluzione non è abbastanza alta, il microscopio non è in grado di distinguere la struttura fine dell'oggetto. In questo momento, anche se l'ingrandimento è eccessivamente aumentato, l'immagine ottenuta può essere solo un'immagine con un contorno ampio ma dettagli poco chiari. , chiamato ingrandimento non valido. Al contrario, se la risoluzione soddisfa i requisiti ma l'ingrandimento è insufficiente, il microscopio ha la capacità di risolvere, ma l'immagine è ancora troppo piccola per essere vista chiaramente dall'occhio umano. Pertanto, per dare pieno gioco al potere risolutivo del microscopio, l'apertura numerica dovrebbe essere ragionevolmente abbinata all'ingrandimento totale del microscopio.
4. Profondità di campo
La profondità di fuoco è l'abbreviazione di profondità di fuoco, cioè quando si utilizza un microscopio, quando la messa a fuoco è su un determinato oggetto, non solo tutti i punti sul piano di questo punto possono essere visti chiaramente, ma anche entro un certo spessore sopra e sotto il piano, per essere chiari, lo spessore di questa parte chiara è la profondità di fuoco. Se la profondità di fuoco è grande, puoi vedere l'intero strato dell'oggetto sotto ispezione, mentre se la profondità di fuoco è piccola, puoi vedere solo uno strato sottile dell'oggetto sotto ispezione. La profondità di campo ha la seguente relazione con altri parametri tecnici:
1. La profondità di fuoco è inversamente proporzionale all'ingrandimento totale e all'apertura numerica dell'obiettivo.
2. La profondità di messa a fuoco è ampia e la risoluzione è ridotta.
A causa della grande profondità di campo dell'obiettivo a basso ingrandimento, è difficile scattare foto con l'obiettivo a basso ingrandimento. Questo sarà descritto più dettagliatamente nelle fotomicrografie.
5. Diametro del campo visivo (FieldOfView)
Quando si osserva un microscopio, l'area circolare luminosa vista è chiamata campo visivo e la sua dimensione è determinata dal diaframma di campo nell'oculare.
Il diametro del campo visivo è anche chiamato larghezza del campo visivo, che si riferisce alla portata effettiva dell'oggetto ispezionato che può essere sistemato nel campo visivo circolare visto al microscopio. Maggiore è il diametro del campo visivo, più facile è l'osservazione.
C'è la formula:
F=FN/
Nella formula, F - il diametro del campo visivo;
FN - numero di campo (FieldNumber, abbreviato in FN, contrassegnato all'esterno del barilotto dell'oculare);
- l'ingrandimento della lente dell'obiettivo.
Si può vedere dalla formula:
1. Il diametro del campo visivo è proporzionale al numero di campi visivi.
2. Aumentando il multiplo della lente dell'obiettivo si riduce il diametro del campo visivo. Pertanto, se riesci a vedere l'intera immagine dell'oggetto ispezionato sotto l'obiettivo a basso ingrandimento e passa a un obiettivo ad alto ingrandimento, puoi vedere solo una piccola parte dell'oggetto ispezionato.
6. Scarsa copertura
Il sistema ottico del microscopio comprende anche il coprioggetto. A causa dello spessore non standard del vetro di copertura, il percorso ottico della luce dopo essere entrato nell'aria dal vetro di copertura viene modificato, determinando una differenza di fase, che è una scarsa copertura. La generazione di scarsa copertura influisce sulla qualità del suono del microscopio.
Secondo le normative internazionali, lo spessore standard del vetro di copertura è {{0}}.17 mm e l'intervallo consentito è 0.16-0.18 mm. La differenza in questo intervallo di spessore è stata calcolata nella fabbricazione della lente dell'obiettivo. Lo 0,17 contrassegnato sull'alloggiamento della lente dell'obiettivo indica lo spessore del vetro di copertura richiesto dalla lente dell'obiettivo.
7. Distanza di lavoro WD
La distanza di lavoro è anche chiamata distanza dell'oggetto, che si riferisce alla distanza dalla superficie della lente frontale della lente dell'obiettivo all'oggetto da ispezionare. Durante l'ispezione al microscopio, l'oggetto da ispezionare dovrebbe essere compreso tra una e due volte la lunghezza focale della lente dell'obiettivo. Pertanto, esso e la lunghezza focale sono due concetti. Ciò che di solito viene chiamato messa a fuoco è in realtà la regolazione della distanza di lavoro.
Nel caso di una certa apertura numerica dell'obiettivo, la distanza di lavoro è breve e l'angolo di apertura è ampio.
Obiettivo ad alto ingrandimento con grande apertura numerica e piccola distanza di lavoro
