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显微镜物镜的五个基本参数

日期: 2019-07-23
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一、数值孔径(NA)

子午光线能进入或离开纤芯(光学系统或挂光学器件)的最大圆锥的半顶角之正弦,乘以圆锥顶所在介质的折射率,数值孔径是判断物镜性能(分辨率、焦深、亮度等)的重要指数。数值孔径又叫镜口率,简写为NA。它是由物体与物镜间媒质的折射率(n)与物镜孔径角的一半(θ\2)的正弦值的乘积,其大小由下式决定:NA=n×sinθ/2。

数值孔径简写NA(蔡司显微镜的数值孔径简写CF),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(即消位置色差的能力,蔡司公司的数值孔代表消位置色差和倍率色差的能力)的重要标志。其数值大小分别标在物镜和聚光镜的外壳上。

显微镜物镜的五个基本参数

孔径角又称“镜口角”,是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大,进入物镜的光通亮就越大,它与物镜的有效直径成正比,与焦点的距离成反比。显微镜观察时,若想增大NA值,孔径角是无法增大的,唯一的办法是增大介质率n值。基于这一原理,就产生了水浸系物镜和油浸物镜,因介质的折射率n值大于1,NA值就能大于1。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。

与其他参数的关系:数值孔径是显微镜物镜的重要参数,决定了物镜的分辨率。与物镜的放大倍数,工作距离,景深有直接关系。一般来说,它与分辨率成正比,与放大率成正比,焦深与数值孔径的平方成反比,NA值增大,视场宽度与工作距离都会相应的变小。

容易产生的误区:数值孔径与分辨率成正比,但这并不是说在选择物镜的时候一定要选择数值孔径(NA)最大才是最好,因为物镜还会有很多其他重要参数,比如荧光透过率、工作距离等等,最好根据自己的实验选择。

二、焦深

焦深也叫景深,其定义是:指使用显微镜观察和拍摄样品表面时,从对准焦点的位置开始,改变物镜与样品表面的距离时,对焦能够保持清晰的范围。肉眼的调整能力因人而异,所以焦深也会出现因人而异的情况。现在常用的是与实验结果比较一致的Berek公式。

显微镜物镜的五个基本参数

三、齐焦距离

齐焦距离是指,对准焦点时的物镜镜体定位面到物体表面的距离。OLYMPUS UIS2/UIS光学系统物镜的齐焦距离为45mm,ZEISS ICCS光学体统、LEICA HC光学系统的齐焦距离也是45mm,NIKON CFI 60光学系统的齐焦距离是60mm。

显微镜物镜的五个基本参数

四、工作距离

工作距离也叫物距,即指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距离。

镜检时,被检物体应处在物镜的一倍至二倍焦距之间。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,工作距离短孔径角则大。数值孔径大的高倍物镜,其工作距离小。

显微镜物镜的五个基本参数

显微镜物镜的五个基本参数

五、分辨率

分辨率是指在物体表面能够分解的最小间隔。数值孔径(NA)越大,分辨率越高。通常,分辨率的大小可以用下式表示。

显微镜物镜的五个基本参数

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