Kako definisati i izračunati efikasnost optičkog mikroskopa
1. Numerički otvor blende
Numerički otvor je skraćen kao NA. Numerički otvor blende je glavni tehnički parametar objektiva i kondenzatorskog sočiva, i važan je simbol za procjenu performansi oba (posebno za objektiv objektiva). Veličina njegove numeričke vrijednosti je označena na kućištu objektiva i kondenzatorskog sočiva.
Numerička blenda (NA) je proizvod indeksa prelamanja (n) medija između prednjeg sočiva objektiva i predmeta koji se pregleda i sinusa polovine ugla otvora blende (u). Formula je sljedeća: NA=nsinu/2
Ugao otvora blende, takođe poznat kao "ugao ušća ogledala", je ugao koji formira tačka objekta na optičkoj osi sočiva objektiva i efektivni prečnik prednjeg sočiva objektiva. Što je veći ugao otvora blende, veći je svetlosni tok koji ulazi u sočivo objektiva, što je proporcionalno efektivnom prečniku sočiva objektiva i obrnuto proporcionalno udaljenosti fokusne tačke.
Kada posmatrate mikroskopom, ako želite da povećate vrednost NA, ugao otvora blende se ne može povećati. Jedini način je povećanje indeksa prelamanja n vrijednosti medija. Na osnovu ovog principa proizvode se objektivi za uranjanje u vodu i objektivi za uranjanje u ulje. Budući da je vrijednost indeksa prelamanja n medija veća od 1, NA vrijednost može biti veća od 1.
Maksimalni numerički otvor je 1,4, što je teoretski i tehnički dostiglo granicu. Trenutno se kao medij koristi bromonaftalen s visokim indeksom prelamanja. Indeks loma bromonaftalena je 1,66, tako da NA vrijednost može biti veća od 1,4.
Ovdje se mora naglasiti da, kako bi se u potpunosti odigrala uloga numeričkog otvora sočiva objektiva, NA vrijednost kondenzatorskog sočiva treba da bude jednaka ili malo veća od one sočiva objektiva tokom posmatranja.
Numerički otvor blende je usko povezan sa drugim tehničkim parametrima i gotovo određuje i utiče na druge tehničke parametre. Proporcionalan je rezoluciji, proporcionalan uvećanju i obrnuto proporcionalan dubini fokusa. Kako se NA vrijednost povećava, širina vidnog polja i radna udaljenost će se shodno tome smanjiti.
2. Rezolucija
Rezolucija mikroskopa se odnosi na minimalnu udaljenost između dvije tačke objekta koje se mogu jasno razlikovati mikroskopom, također poznatu kao "stopa diskriminacije". Njegova formula za izračunavanje je σ=λ/NA
gdje je σ minimalna rezolucijska udaljenost; λ je talasna dužina svjetlosti; NA je numerički otvor sočiva objektiva. Rezoluciju vidljivog sočiva objektiva određuju dva faktora: NA vrijednost sočiva objektiva i talasna dužina izvora svjetlosti. Što je veća NA vrijednost, kraća je valna dužina svjetlosti osvjetljenja, a što je manja vrijednost σ, to je veća rezolucija.
Za povećanje rezolucije, odnosno smanjenje vrijednosti σ, mogu se poduzeti sljedeće mjere:
1. Smanjite vrednost talasne dužine λ i koristite izvor svetlosti kratke talasne dužine.
2. Povećajte srednju vrijednost n da povećate NA vrijednost (NA=nsinu/2).
3. Povećajte ugao otvora blende u vrijednost da povećate NA vrijednost.
4. Povećajte kontrast između svjetla i tame.
3. Uvećanje i efektivno uvećanje
Zbog dva povećanja sočiva objektiva i okulara, ukupno povećanje Γ mikroskopa treba da bude proizvod povećanja sočiva objektiva i povećanja okulara Γ1:
Γ= Γ1
Očigledno, u poređenju sa lupom, mikroskop može imati mnogo veće uvećanje, a uvećanje mikroskopa se može lako promeniti zamenom sočiva objektiva i okulara sa različitim uvećanjima.
Uvećanje je takođe važan parametar mikroskopa, ali se ne može slijepo vjerovati da što je povećanje to bolje. Granica povećanja mikroskopa je efektivno uvećanje.
Rezolucija i uvećanje su dva različita, ali povezana koncepta. Relaciona formula: 500NA<><>
Kada numerički otvor odabranog objektiva nije dovoljno velik, odnosno rezolucija nije dovoljno visoka, mikroskop ne može razlikovati finu strukturu objekta. U ovom trenutku, čak i ako je uvećanje pretjerano povećano, dobijena slika može biti samo slika sa velikim obrisom, ali nejasnim detaljima. , nazvano nevažeće uvećanje. Suprotno tome, ako rezolucija ispunjava zahtjeve, ali je uvećanje nedovoljno, mikroskop ima sposobnost razlučivanja, ali je slika i dalje premala da bi je jasno vidjeli ljudske oči. Stoga, da bi se razlučiva moć mikroskopa u potpunosti pokazala, numerički otvor treba razumno uskladiti s ukupnim uvećanjem mikroskopa.
4. Dubina fokusa
Dubina fokusa je skraćenica dubine fokusa, odnosno kada se koristi mikroskop, kada je fokus na određenom objektu, ne samo da se sve tačke na ravni ove tačke mogu jasno vidjeti, već i unutar određene debljine iznad a ispod ravni, da bude jasno, debljina ovog jasnog dela je dubina fokusa. Ako je dubina fokusa velika, možete vidjeti cijeli sloj objekta koji se pregleda, dok ako je dubina fokusa mala, možete vidjeti samo tanak sloj objekta koji se pregleda. Dubina fokusa ima sljedeći odnos s drugim tehničkim parametrima:
1. Dubina fokusa je obrnuto proporcionalna ukupnom uvećanju i numeričkom otvoru sočiva objektiva.
2. Dubina fokusa je velika, a rezolucija je smanjena.
Zbog velike dubine polja objektiva sa malim uvećanjem, teško je snimiti slike sa objektivom sa malim povećanjem. Ovo će biti detaljnije opisano u mikrofotografijama.
5. Prečnik vidnog polja (FieldOfView)
Kada se posmatra mikroskop, svijetla kružna površina koja se vidi naziva se vidno polje, a njena veličina je određena dijafragmom polja u okularu.
Promjer vidnog polja naziva se i širina vidnog polja, što se odnosi na stvarni domet pregledanog objekta koji se može smjestiti u kružno vidno polje koje se vidi pod mikroskopom. Što je veći prečnik vidnog polja, lakše ga je posmatrati.
Postoji formula:
{0}}FN/
U formuli, F - prečnik vidnog polja;
FN - broj polja (FieldNumber, skraćeno FN, označeno na vanjskoj strani cijevi okulara);
- uvećanje sočiva objektiva.
To se vidi iz formule:
1. Prečnik vidnog polja je proporcionalan broju vidnih polja.
2. Povećanjem višekratnika objektiva smanjuje se prečnik vidnog polja. Stoga, ako možete vidjeti cijelu sliku pregledanog objekta ispod sočiva male snage i promijeniti na objektiv objektiva velike snage, možete vidjeti samo mali dio pregledanog objekta.
6. Loša pokrivenost
Optički sistem mikroskopa takođe uključuje pokrovno staklo. Zbog nestandardne debljine pokrivnog stakla, optička putanja svjetlosti nakon ulaska u zrak iz pokrovnog stakla se mijenja, što rezultira faznom razlikom, što je slaba pokrivenost. Generiranje loše pokrivenosti utiče na kvalitet zvuka mikroskopa.
Prema međunarodnim propisima, standardna debljina pokrovnog stakla je {{0}}.17mm, a dozvoljeni raspon je 0.16-0.18mm. Razlika u ovom rasponu debljina izračunata je u proizvodnji sočiva objektiva. Oznaka 0,17 na kućištu objektiva označava debljinu pokrivnog stakla koju zahtijeva sočivo objektiva.
7. Radna udaljenost WD
Radna udaljenost se naziva i udaljenost objekta, što se odnosi na udaljenost od površine prednjeg sočiva objektiva do objekta koji se pregleda. Tokom pregleda mikroskopom, predmet koji se pregleda treba biti između jedan i dva puta veći od žižne daljine sočiva objektiva. Dakle, ona i žižna daljina su dva koncepta. Ono što se obično naziva fokusiranjem je zapravo podešavanje radne udaljenosti.
U slučaju određenog numeričkog otvora objektiva, radna udaljenost je kratka, a ugao otvora je veliki.
Objektiv sa velikim uvećanjem sa velikim numeričkim otvorom blende i malim radnim rastojanjem
