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显微镜的重要光学技术参数

作者:小编 日期:2020-10-23 20:47 点击数:


    在镜检时,人们总是希望能观察到清晰而明亮的理想图像,这就需要显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准,并且要求在使用时,必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样,才能充分运用显微镜应有的性能,得到满意的镜检效果。

    显微镜的光学技术参数包括数值孔径、分辨率、放大倍数、焦深、视场直径、工作距离等。这些参数并不都是越高越好,它们之间是相互联系又相互制约的,在使用时,应根据镜检的目的和实际情况米协调各参数间的关系,但应以保证分辨率达到一定的标准为佳。

    (1)数值孔径

    数值孔径简写NA,数值孔径是物镜和聚光镜的主要技术参数,是判断两者(尤其对物镜而言)性能高低的重要标志。其数值的大小,分别标刻在物镜和聚光镜的外壳上。

数值孔径(NA)是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率(巧)和孔径角(灿图1-6)半数的正弦之乘积。用公式表示如下:NA=r/sin(/J/2)。其中玎是物镜与标本间介质的折射率,干燥物镜口=1,油浸物镜叮=1.515。/J是光线进入物镜的最大夹角,也称镜口角。镜口角越大,进入物镜的光通量就越大,它与物镜的有效直径成正比,与焦点的距离成反比。油浸物镜的镜口角为120。。显微镜观察时,若想增大NA值,镜口角是无法增大的,唯一的办法是增大介质的折射率椎。基于这一原理,就产生了水浸物镜和油浸物镜,因介质的折射率椎大于1,NA值才能大于l。(施心路.光学显微镜及生物摄影基础教程,)

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    数值孔径最大值为1.4,这个数值在理论上和技术上都达到了极限。目前,有用折射率高的溴萘作介质,溴萘的折射率为1.66,所以NA值可大于1.4。

    数值孔径与其他技术参数有着密切的关系,它几乎决定和影响着其他各项技术参数。它与分辨率成正比,与放大率成正比,与焦深成反比,NA值增大,视场宽度与工作距离都会相应地变小。

    (2)分辨率

    显微镜的分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距,是指显微镜分辨被检物体细微结构的能力,又称“鉴别率”。分辨率是以分辨距离来表示,并与分辨距离成反比。即分辨距离越大,则分辨率越低。可见物镜的分辨率是由物镜的NA值与照明光源的波长两个因素决定。NA值越大,照明光线波长越短,分辨率就越高。

    要提高分辨率,可采取的措施有降低波长,使用短波长光源:增大介质折射率以提高NA值;增大孔径角雎以提高NA值:增加明暗反差。

    (3)放大倍数

    放大倍数是指被检物体经物镜和目镜放大后,人眼所看到的最终图像的大小和原物体大小的比值,它是物镜和目镜放大倍数的乘积。物镜的放大倍数可由外形来辨别,镜头长度越短,口径越大,放大倍数越低。物镜的放大倍数都标在镜头上,常用的低倍镜为10X、20X:高倍镜为40X、45X:油镜为90X、100X。

    物镜的放大倍数二光学筒长÷物镜的焦距

    光学筒长是指物镜上焦平面到目镜下焦平面间的距离,一般为160rain(图1—7)。例如当物镜的焦距为16mir,光学筒长为160illnl时,它的放大倍数是160/16二10。转换器(施心路.光学显微镜及生物摄影基础教程.)

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    图1·7  显微镜的镜筒

    (4)工作距离

    工作距离(WD)是指观察标本最清晰时的物镜下面透镜的表面与盖片上表面之间的最短距离,也叫物距。物镜的放大倍数越大,工作距离越短。一般油镜的工作距离最短,约为0.2rani。因此,要求盖玻片的厚度为0.17—0.18mm,若盖玻片太厚,就不可能将被检物体聚焦,且易引起物镜的意外损伤。镜检时,被检物体应处在物镜的1至2倍焦距之间。因此,它与焦距是两个概念,平时习惯所说的调焦,实际上是调节工作距离。在物镜数值孔径一定的情况下,工作距离短,则孔径角大。数值孔径大的高倍物镜,其工作距离小(图1—8)。盖玻片上平面生(施心路.光学显微镜及生物摄影基础教程.)

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    图1-8  不同倍数物镜的工作距离

    (5)焦点深度

    在视野中垂直范围内所能清晰观察到的物体界限,称为焦点深度。物镜放大的倍数越大,焦点深度越浅(图l—9)。因此,使用高倍镜或油镜来观察厚度大于焦深的标本时,不能看到标本的全厚度,必须调节细调螺旋仔细地从上到下进行观察,每次只能观察到一个厚度相当于焦深的薄层,通过上下的连续观察,再把所得到的图像综合起来,推定所观察标本的结构。(施心路.光学显微镜及生物摄影基础教程.)

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    图1-9  低倍及高倍物镜的焦点深度

    (6)焦距

    焦距是指平行光线经过单一透镜后集中于一点,由这一点到透镜中心的距离。一般物镜的放大倍数越大,焦距越短。

    (7)视场直径

    观察显微镜时,所看到的明亮的圆形范围叫视场,它的大小是由目镜里的视场光阑决定的。视场直径也称视场宽度,是指在显微镜下看到的圆形视场内所能容纳被检物体的实际范围。视场直径愈大,愈便于观察。

    有公式:F=eN/p式中:F——视场直径:

    FN——视场数(标刻在目镜的镜筒外侧);

    卜—物镜放大率。

    由公式可看出视场直径与视场数成记比。增大物镜的倍数,则视场直径减小。因此,当在低倍镜下可以看到被检物体的全貌,若换成高倍物镜,就只能看到被检物体很小的一部分。




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