Podrobné vysvětlení sedmi parametrů 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 použití byl koordinován podle účelu mikroskopické kontroly a skutečného situační 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 čím vyšší, tím lepší. Vzájemně se omezují. Při použití by měl být vztah mezi parametry koordinován podle účelu mikroskopie a skutečné situace, ale rozlišení by mělo být zaručeno.
1. Numerická clona
Numerická apertura se označuje zkratkou NA. Číselná apertura je hlavním technickým parametrem objektivu a kondenzorové čočky a je důležitým ukazatelem pro posouzení výkonu obou (zejména u objektivů). Velikost jeho číselné hodnoty je vyznačena na plášti čočky objektivu a kondenzorové čočky.
Numerická apertura (NA) je součin indexu lomu (n) média mezi přední čočkou objektivu a kontrolovaným předmětem a sinusu poloviny úhlu clony (u). Vzorec je vyjádřen takto: NA=nsinu/2
Úhel clony, také známý jako "úhel zrcadla", je úhel, který tvoří bod objektu na optické ose čočky objektivu a efektivní průměr přední čočky čočky objektivu. Čím větší je úhel clony, tím jasnější je světlo vstupující do objektivu, což je úměrné efektivnímu průměru objektivu a nepřímo úměrné vzdálenosti od ohniska.
Pokud chcete během pozorování mikroskopem zvýšit hodnotu NA, nelze zvětšit úhel clony. Jediný způsob je zvýšit hodnotu indexu lomu n média. Na tomto principu se vyrábí čočka objektivu s vodní imerzí a čočka s olejovou imerzí. Protože index lomu n média je větší než 1, může být hodnota NA větší než 1.
Maximální hodnota numerické clony je 1,4, což teoreticky i technicky dosáhlo limitu. V současnosti se jako médium používá bronaftalen s vysokým indexem lomu. Index lomu bronaftalenu je 1,66, takže hodnota NA může být větší než 1,4.
Zde je třeba zdůraznit, že aby se plně projevil účinek numerické apertury čočky objektivu, měla by být hodnota NA kondenzoru rovna nebo mírně větší než hodnota NA čočky objektivu během pozorování.
Numerická clona má úzký vztah k ostatním technickým parametrům 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 hodnotou NA objektivu a vlnovou délkou světelného zdroje osvětlení. Čím větší je hodnota NA, tím kratší je vlnová délka osvětlovacího světla, tím menší je hodnota σ a vyšší rozlišení.
Pro zlepšení rozlišení, tj. snížení hodnoty σ, lze provést následující opatření
(1) Snižte vlnovou délku λ a použijte zdroj světla s krátkou vlnovou délkou.
(2) Zvyšte hodnotu n média 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 objektivů a okulárů s různým zvětšením.
Zvětšení je také důležitým parametrem mikroskopu, ale nemůžeme slepě věřit, že čím větší zvětšení, tím lépe. Hranicí zvětšení mikroskopu je efektivní zvětšení.
Rozlišení a zvětšení jsou dva různé, ale vzájemně se vylučující pojmy. Existuje relační 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 zvýšeno, lze získat pouze obraz s velkým obrysem, ale nejasnými detaily. , tzv. neúčinné zvětšení. Na druhou stranu, pokud rozlišení splnilo požadavky a zvětšení je nedostatečné, mikroskop má schopnost rozlišení, ale obraz je příliš malý na to, aby byl jasně vidět lidským okem. Proto, aby byla plně využita rozlišovací schopnost mikroskopu, měla by být numerická apertura přiměřeně sladěna s celkovým zvětšením mikroskopu.
4. Hloubka ostrosti
Hloubka ostrosti je zkratka pro hloubku ostrosti, to znamená, že při použití mikroskopu, když je zaostřeno na objekt, lze jasně vidět nejen body v rovině bodu, ale také v určité tloušťce. nad a pod rovinou. Je jasné, že tloušťka této čiré části je hloubkou ostrosti. Když je hloubka ostrosti velká, je vidět celá vrstva kontrolovaného objektu, zatímco když je hloubka ostrosti malá, je vidět pouze tenká vrstva objektu, který má být kontrolován. Hloubka ostrosti má s ostatními technickými parametry následující vztah:
(1) Hloubka ostrosti je nepřímo úměrná celkovému zvětšení a numerické apertuře čočky objektivu.
(2) Hloubka ostrosti je velká a rozlišení je sníženo.
Vzhledem k velké hloubce ostrosti objektivu s malým zvětšením je obtížné pořizovat snímky s objektivem s malým zvětšením. Podrobnosti budou popsány na mikrofotografiích.
5. Zorné 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 zorného pole, FN: číslo zorného pole (FieldNumber, zkráceně FN, vyznačeno na vnější straně tubusu čočky 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 pod čočkou s nízkou světelností uvidíte celý obraz kontrolovaného objektu a nahradíte jej čočkou s vysokým výkonem, uvidíte pouze malou část kontrolovaného předmětu.
6. Špatné pokrytí
Součástí optické soustavy mikroskopu je i krycí sklo. Vzhledem k nestandardní tloušťce krycího skla se mění dráha světla po vstupu světla do vzduchu z krycího skla a jeho lomu, což má za následek fázový rozdíl, což je špatné pokrytí. Špatné pokrytí ovlivňuje kvalitu zvuku mikroskopu.
Mezinárodně je standardní tloušťka krycího skla {{0}},17 mm a povolený rozsah je 0.16-0,18 mm. Při výrobě čočky objektivu byla vypočtena aberace v tomto rozsahu tloušťky. Označení 0,17 na krytu čočky objektivu udává požadovanou tloušťku krycího skla pro čočku objektivu.
7. Pracovní vzdálenost WD
Pracovní vzdálenost se také nazývá vzdálenost objektu, což se týká vzdálenosti mezi povrchem přední čočky objektivu a předmětem, 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, čemu obvykle říkáme zaostřování, je ve skutečnosti úprava pracovní vzdálenosti.
Když je numerická apertura čočky objektivu konstantní, pracovní vzdálenost je krátká a úhel clony je velký.
Vysoce výkonný objektiv s velkou numerickou aperturou má malou pracovní vzdálenost.
