Detailní vysvětlení každé ze sedmi charakteristik optického mikroskopu
Při mikroskopické kontrole lidé vždy doufají, že budou mít jasný a jasný ideální obraz, který vyžaduje, aby optické technické parametry mikroskopu splňovaly určité normy, a vyžaduje, aby při jeho použití byl koordinován podle účelu mikroskopické kontroly a aktuální situace Vztah mezi parametry. Jedině tak můžeme plně věnovat správnému výkonu mikroskopu a získat uspokojivé výsledky mikroskopické kontroly.
Mezi optické technické parametry mikroskopu patří: numerická apertura, rozlišení, zvětšení, hloubka ostrosti, šířka zorného pole, špatné pokrytí, pracovní vzdálenost atd. Tyto parametry nejsou vždy co nejvyšší a vzájemně se omezují. Při jejich použití by měl být vztah mezi parametry koordinován podle účelu mikroskopické kontroly a skutečného stavu, ale mělo by převažovat rozlišení.
1. Numerická clona
Numerická apertura je zkrácena jako NA a numerická apertura je hlavním technickým parametrem objektivu a kondenzorové čočky a je důležitým symbolem pro posouzení výkonu obou (zejména u objektivu). Velikost jeho číselné hodnoty je vyznačena na plášti čočky objektivu a čočky kondenzoru.
Numerická apertura (NA) je součin indexu lomu (n) prostředí mezi přední čočkou objektivu a kontrolovaným předmětem a sinusu poloviny úhlu clony (u). Vzorec je následující: NA=nsinu/2
Aperturní úhel, také známý jako "úhel zrcadlového ústí", je úhel, který tvoří bod objektu na optické ose čočky objektivu a efektivní průměr přední čočky čočky objektivu. Čím větší je úhel clony, tím větší je světelný tok vstupující do čočky objektivu, který je úměrný efektivnímu průměru čočky objektivu a nepřímo úměrný vzdálenosti ohniska.
Při pozorování mikroskopem, pokud chcete zvýšit hodnotu NA, nelze zvětšit úhel clony. Jediný způsob je zvýšit hodnotu indexu lomu n média. Na tomto principu se vyrábějí čočky objektivů s vodní imerzí a čočky s olejovou imerzí. Protože hodnota indexu lomu n média je větší než 1, může být hodnota NA větší než 1.
Maximální hodnota numerické apertury je 1,4, čímž dosáhla limitu jak teoreticky, tak i technicky. V současnosti se jako médium používá bromonaftalen s vysokým indexem lomu. Index lomu bromonaftalenu je 1,66, takže hodnota NA může být větší než 1,4.
Zde je třeba poznamenat, že aby se plně hrála úloha numerické apertury čočky objektivu, měla by být hodnota NA kondenzorové čočky rovna nebo mírně větší než hodnota NA čočky objektivu během pozorování.
Numerická clona úzce souvisí s ostatními technickými parametry a téměř určuje a ovlivňuje další technické parametry. Je úměrná rozlišení, úměrná zvětšení a nepřímo úměrná hloubce ostrosti. S rostoucí hodnotou NA se odpovídajícím způsobem zmenší šířka zorného pole a pracovní vzdálenost.
2. Rozlišení
Rozlišení mikroskopu se vztahuje k nejmenší vzdálenosti mezi dvěma body objektu, kterou lze mikroskopem jasně rozlišit, také známou jako „míra diskriminace“. Jeho výpočetní vzorec je σ=λ/NA
Kde σ je minimální rozlišovací vzdálenost; λ je vlnová délka světla; NA je numerická apertura objektivu. Rozlišení viditelné čočky objektivu je určeno dvěma faktory: hodnotou NA objektivu a vlnovou délkou zdroje osvětlení. Čím větší je hodnota NA, tím kratší je vlnová délka osvětlovacího světla a čím menší je hodnota σ, tím vyšší je rozlišení.
Pro zvýšení rozlišení, tj. snížení hodnoty σ, lze provést následující opatření
(1) Snižte hodnotu vlnové délky λ a použijte zdroj světla s krátkou vlnovou délkou.
(2) Zvyšte střední hodnotu n pro zvýšení hodnoty NA (NA=nsinu/2).
(3) Zvyšte hodnotu úhlu u pro zvýšení hodnoty NA.
(4) Zvyšte kontrast mezi světlem a tmou.
3. Zvětšení a efektivní zvětšení
Vzhledem ke dvěma zvětšením čočky objektivu a okuláru by celkové zvětšení Γ mikroskopu mělo být součinem zvětšení čočky objektivu a zvětšení okuláru Γ1: Γ= Γ1
Je zřejmé, že mikroskop může mít mnohem větší zvětšení než lupa a zvětšení mikroskopu lze snadno změnit výměnou čoček objektivů a okulárů s různým zvětšením.
Zvětšení je také důležitým parametrem mikroskopu, ale nelze slepě věřit, že čím větší zvětšení, tím lépe. Hranicí zvětšení mikroskopu je efektivní zvětšení.
Rozlišení a zvětšení jsou dva různé, ale vzájemně související pojmy. Vztahový vzorec: 500NA<>
Když numerická apertura zvolené čočky objektivu není dostatečně velká, to znamená, že rozlišení není dostatečně vysoké, mikroskop nerozezná jemnou strukturu předmětu. V tomto okamžiku, i když je zvětšení nadměrně zvýšené, získaný obraz může být pouze obrazem s velkým obrysem, ale nejasnými detaily. , nazývané neplatné zvětšení. Naopak, pokud rozlišení splňuje požadavky, ale zvětšení je nedostatečné, mikroskop má schopnost rozlišení, ale obraz je stále příliš malý na to, aby byl jasně vidět lidskýma očima. Proto, aby byla plně využita rozlišovací schopnost mikroskopu, měla by být numerická apertura přiměřeně sladěna s celkovým zvětšením mikroskopu.
a
4. Hloubka ostrosti
Hloubka ostrosti je zkratka hloubky ostrosti, to znamená, že při použití mikroskopu, kdy je zaostřeno na určitý objekt, lze jasně vidět nejen všechny body v rovině tohoto bodu, ale také v určité tloušťce nad a pod rovinou, Aby bylo jasno, tloušťka této čiré části je hloubka ostrosti. Pokud je hloubka ostrosti velká, můžete vidět celou vrstvu kontrolovaného objektu, zatímco pokud je hloubka ostrosti malá, můžete vidět pouze tenkou vrstvu kontrolovaného objektu. Hloubka ostrosti má s ostatními technickými parametry následující vztah:
(1) Hloubka ostrosti je nepřímo úměrná celkovému zvětšení a numerické apertuře čočky objektivu.
(2) Čím větší je hloubka ostrosti, tím nižší je rozlišení.
Vzhledem k velké hloubce ostrosti objektivu s malým zvětšením je obtížné pořizovat snímky s objektivem s malým zvětšením. To bude podrobněji popsáno na mikrofotografiích.
5. Průměr zorného pole (FieldOfView)
Při pozorování mikroskopem se jasná kruhová oblast nazývá zorné pole a její velikost je určena polní clonou v okuláru.
Průměr zorného pole se také nazývá šířka zorného pole, což se týká skutečného rozsahu kontrolovaného objektu, který lze umístit do kruhového zorného pole pozorovaného pod mikroskopem. Čím větší je průměr zorného pole, tím snazší je pozorování.
Existuje vzorec F=FN/
Ve vzorci F: průměr pole, FN: číslo pole (FieldNumber, zkráceně FN, vyznačeno na vnější straně tubusu okuláru), : zvětšení čočky objektivu.
Je to vidět ze vzorce:
(1) Průměr zorného pole je úměrný počtu zorných polí.
(2) Zvětšením násobku čočky objektivu se zmenší průměr zorného pole. Pokud tedy vidíte celý obraz kontrolovaného objektu pod čočkou s nízkým výkonem a přepnete se na čočku objektivu s vysokým výkonem, můžete vidět pouze malou část kontrolovaného objektu.
6. Špatné pokrytí
Součástí optického systému mikroskopu je i krycí sklíčko. Vzhledem k nestandardní tloušťce krycího skla dochází ke změně optické dráhy světla po vstupu do vzduchu z krycího skla, což má za následek fázový rozdíl, což je špatné pokrytí. Vznik špatného pokrytí ovlivňuje kvalitu zvuku mikroskopu.
Podle mezinárodních předpisů je standardní tloušťka krycího skla {{0}},17 mm a povolený rozsah je 0.16-0,18 mm. Rozdíl v tomto rozsahu tloušťky byl vypočten při výrobě čočky objektivu. Označení 0,17 na krytu čočky objektivu udává tloušťku krycího skla, kterou vyžaduje čočka objektivu.
7. Pracovní vzdálenost WD
Pracovní vzdálenost se také nazývá vzdálenost objektu, což se týká vzdálenosti od povrchu přední čočky objektivu k objektu, který má být kontrolován. Během mikroskopické kontroly by kontrolovaný objekt měl být mezi jednou a dvojnásobkem ohniskové vzdálenosti čočky objektivu. Proto jsou ona a ohnisková vzdálenost dva pojmy. To, co se obvykle nazývá zaostřování, je ve skutečnosti nastavení pracovní vzdálenosti.
Když je numerická apertura čočky objektivu konstantní, úhel clony je větší, když je pracovní vzdálenost kratší.
Vysoce výkonný objektiv s velkou numerickou aperturou má malou pracovní vzdálenost.
