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  • 顯微鏡物鏡的五個參數

    2016-05-25技術資料

    顯微鏡物鏡的五個參數

    數值孔徑(NA)

    子午光線能進入或離開纖芯(光學系統或掛光學器件)的最大圓錐的半頂角之正弦,乘以圓錐頂所在介質的折射率,數值孔徑是判斷物鏡性能(分辨率、焦深、亮度等)的重要指數。

    數值孔徑又叫鏡口率,簡寫為NA。它是由物體與物鏡間媒質的折射率(n)與物鏡孔徑角的一半(θ\2)的正弦值的乘積,其大小由下式決定:NA=n×sinθ/2。

    數值孔徑簡寫NA(蔡司顯微鏡的數值孔徑簡寫CF),數值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術參數,是判斷兩者(尤其對物鏡而言)性能高低(即消位置色差的能力,蔡司公司的數值孔是代表消位置色差和倍率色差的能力)的重要標志。其數值的大小,分別標在物鏡和聚光鏡的外殼上。

    孔徑角又稱“鏡口角”,是物鏡光軸上的物體點與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度。孔徑角越大,進入物鏡的光通亮就越大,它與物鏡的有效直徑成正比,與焦點的距離成反比。

    顯微鏡觀察時,若想增大NA值,孔徑角是無法增大的,唯一的辦法是增大介質率n值。基于這一原理,就產生了水浸系物鏡和油浸物鏡,因介質的折射率n值大于1,NA值就能大于1。

    數值孔徑最大值為1.4,這個數值在理論上和技術上都達到了極限。目前,有用折射率高的溴萘作介質,溴萘的折射率為1.66,所以NA 值可大于1.4。

    與其他參數的關系:

    數值孔徑是顯微鏡物鏡的重要參數,決定了物鏡的分辨率。與物鏡的放大倍數,工作距離,景深有直接關系。

    一般來說,它與分辨率成正比,與放大率成正比,焦深與數值孔徑的平方成反比,NA值增大,視場寬度與工作距離都會相應的變小。

    容易產生的誤區:

    數值孔徑與分辨率成正比,但這并不是說在選擇物鏡的時候一定要選擇數值孔徑(NA)最大才是最好,因為物鏡還會有很多其他重要參數,比如熒光透過率、工作距離等等,最好根據自己的實驗選擇。

    焦深

    焦深也叫景深,其定義是:指使用顯微鏡觀察和拍攝樣品表面時,從對準焦點的位置開始,改變物鏡與樣品表面的距離時,對焦能夠保持清晰的范圍。肉眼的調整能力因人而異,所以焦深也會出現因人而異的情況。現在常用的是與實驗結果比較一致的Berek 公式。

    齊焦距離

    齊焦距離是指,對準焦點時的物鏡鏡體定位面到物體表面的距離。OLYMPUS UIS2/UIS光學系統物鏡的齊焦距離為45 mm,ZEISS ICCS光學體統、LEICA HC光學系統的齊焦距離也是45mm,NIKON CFI 60 光學系統的齊焦距離是60mm。

    顯微鏡物鏡的五個參數

    齊焦距離示意圖

    工作距離

    工作距離也叫物距,即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離。

    鏡檢時,被檢物體應處在物鏡的一倍至二倍焦距之間。因此,它與焦距是兩個概念,平時習慣所說的調焦,實際上是調節工作距離。在物鏡數值孔徑一定的情況下,工作距離短孔徑角則大。數值孔徑大的高倍物鏡,其工作距離小。

    分辨率

    分辨率是指在物體表面能夠分解的最小間隔。數值孔徑(NA)越大,分辨率越高。通常,分辨率的大小可以用下式表示。

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