Hoe de efficiëntie van een optische microscoop te definiëren en te berekenen
1. Numeriek diafragma
Numerieke apertuur wordt afgekort als NA. Numerieke apertuur is de belangrijkste technische parameter van objectieflens en condensorlens en is een belangrijke indicator om de prestaties van beide te beoordelen (vooral voor objectieflenzen). De grootte van de numerieke waarde is aangegeven op de schaal van respectievelijk de objectieflens en de condensorlens.
Numerieke apertuur (NA) is het product van de brekingsindex (n) van het medium tussen de frontlens van het objectief en het te inspecteren object en de sinus van de halve openingshoek (u). De formule wordt als volgt uitgedrukt: NA=nsinu/2
Openingshoek, ook wel "spiegelhoek" genoemd, is de hoek die wordt gevormd door het objectpunt op de optische as van de objectieflens en de effectieve diameter van de frontlens van de objectieflens. Hoe groter de openingshoek, hoe helderder het licht dat het objectief binnenkomt, wat evenredig is met de effectieve diameter van het objectief en omgekeerd evenredig met de afstand tot het brandpunt.
Als u bij microscoopobservatie de NA-waarde wilt verhogen, kan de openingshoek niet worden vergroot en is de enige manier om de brekingsindex n-waarde van het medium te verhogen. Op basis van dit principe worden de objectieflens voor waterimmersie en de objectieflens voor olie-immersie geproduceerd. Aangezien de brekingsindex n van het medium groter is dan 1, kan de NA-waarde groter zijn dan 1.
Het maximale numerieke diafragma is 1,4, wat theoretisch en technisch de limiet is. Momenteel wordt bronaftaleen met een hoge brekingsindex als medium gebruikt. De brekingsindex van bronaftaleen is 1,66, dus de NA-waarde kan groter zijn dan 1,4.
Hierbij moet worden opgemerkt dat om het effect van de numerieke apertuur van de objectieflens volledig te laten spelen, de NA-waarde van de condensor gelijk moet zijn aan of iets groter moet zijn dan de NA-waarde van de objectieflens tijdens observatie.
Numerieke apertuur heeft een nauwe relatie met andere technische parameters en bepaalt en beïnvloedt bijna andere technische parameters. Het is evenredig met de resolutie, evenredig met de vergroting en omgekeerd evenredig met de scherptediepte. Naarmate de NA-waarde toeneemt, neemt de breedte van het gezichtsveld en de werkafstand dienovereenkomstig af.
2. Resolutie
De resolutie van de microscoop verwijst naar de minimale afstand tussen twee objectpunten die duidelijk kunnen worden onderscheiden door de microscoop, ook wel bekend als de "discriminatiegraad". De berekeningsformule is σ=λ/NA
waarbij σ de minimale resolutie-afstand is; λ is de golflengte van licht; NA is de numerieke apertuur van de objectieflens. De resolutie van de zichtbare objectieflens wordt bepaald door de NA-waarde van de objectieflens en de golflengte van de verlichtingslichtbron. Hoe groter de NA-waarde, hoe korter de golflengte van het verlichtingslicht, hoe kleiner de σ-waarde en hoe hoger de resolutie.
Om de resolutie te verhogen, dwz de waarde van σ te verlagen, kunnen de volgende maatregelen worden genomen:
1. Verlaag de golflengte λ-waarde en gebruik een lichtbron met een korte golflengte.
2. Verhoog de n-waarde van het medium om de NA-waarde te verhogen (NA=nsinu/2).
3. Verhoog de openingshoek u-waarde om de NA-waarde te verhogen.
4. Verhoog het contrast tussen licht en donker.
3. Vergroting en effectieve vergroting
Vanwege de twee vergrotingen van de objectieflens en het oculair, moet de totale vergroting Γ van de microscoop het product zijn van de objectieflensvergroting en de oculairvergroting Γ1:
Γ= Γ1
Vanzelfsprekend kan de microscoop een veel sterkere vergroting hebben dan het vergrootglas, en de vergroting van de microscoop kan eenvoudig worden gewijzigd door objectieflenzen en oculairs met verschillende vergrotingen te verwisselen.
Vergroting is ook een belangrijke parameter van de microscoop, maar je kunt niet blindelings geloven dat hoe hoger de vergroting, hoe beter. De limiet van microscoopvergroting is de effectieve vergroting.
Resolutie en vergroting zijn twee verschillende maar verwante concepten. Er is een relationele formule: 500NA<><>
Wanneer de numerieke apertuur van de geselecteerde objectieflens niet groot genoeg is, dat wil zeggen, de resolutie niet hoog genoeg is, kan de microscoop de fijne structuur van het object niet onderscheiden. Op dit moment kan, zelfs als de vergroting buitensporig wordt vergroot, alleen een beeld met een grote omtrek maar onduidelijke details worden verkregen. , de ineffectieve vergroting genoemd. Aan de andere kant, als de resolutie aan de vereisten voldoet en de vergroting onvoldoende is, heeft de microscoop het vermogen om op te lossen, maar het beeld is te klein om duidelijk te zien door het menselijk oog. Om het oplossend vermogen van de microscoop volledig te benutten, moet de numerieke apertuur daarom redelijk overeenkomen met de totale vergroting van de microscoop.
4. Scherptediepte
De scherptediepte is de afkorting van de scherptediepte, dat wil zeggen, bij gebruik van een microscoop, wanneer de focus op een object ligt, zijn niet alleen de punten op het vlak van het punt duidelijk te zien, maar ook binnen een bepaalde dikte boven en onder het vliegtuig. Het is duidelijk dat de dikte van dit heldere deel de scherptediepte is. Bij een grote scherptediepte is de gehele laag van het te inspecteren object te zien, bij een kleine scherptediepte is slechts een dunne laag van het te inspecteren object te zien. De scherptediepte heeft de volgende relatie met andere technische parameters:
1. De scherptediepte is omgekeerd evenredig met de totale vergroting en de numerieke apertuur van het objectief.
2. De scherptediepte is groot en de resolutie is verminderd.
Vanwege de grote scherptediepte van de objectieflens met lage vergroting is het moeilijk om foto's te maken met de objectieflens met lage vergroting. Details zullen worden beschreven in de microfoto's.
Vijf, de diameter van het gezichtsveld (FieldOfView)
Bij het bekijken van een microscoop wordt het heldere cirkelvormige gebied dat wordt waargenomen het gezichtsveld genoemd en wordt de grootte bepaald door het velddiafragma in het oculair.
De diameter van het gezichtsveld wordt ook wel de breedte van het gezichtsveld genoemd, wat verwijst naar het werkelijke bereik van het te inspecteren object dat kan worden ondergebracht in het cirkelvormige gezichtsveld dat onder de microscoop wordt gezien. Hoe groter de diameter van het gezichtsveld, hoe gemakkelijker het is om waar te nemen.
Er is formule:
F=FN/
waarbij F de diameter van het gezichtsveld is;
FN-veldnummer (FieldNumber, afgekort als FN, aangegeven op de buitenkant van de lenscilinder van het oculair);
- objectieflensvergroting.
Het kan worden afgeleid uit de formule:
1. De diameter van het gezichtsveld is evenredig met het aantal gezichtsvelden.
2. Het vergroten van het veelvoud van de objectieflens verkleint de diameter van het gezichtsveld. Als u dus het hele beeld van het geïnspecteerde object kunt zien onder een lens met laag vermogen en deze vervangt door een objectieflens met hoog vermogen, kunt u slechts een klein deel van het geïnspecteerde object zien.
6. Slechte dekking
Het optische systeem van de microscoop omvat ook het dekglaasje. Vanwege de niet-standaard dikte van het dekglas, verandert het lichtpad nadat het licht de lucht van het dekglas binnenkomt en wordt gebroken, wat resulteert in een faseverschil, wat een slechte dekking is. Slechte dekking beïnvloedt de geluidskwaliteit van de microscoop.
Internationaal is de standaarddikte van het afdekglas {{0}}.17 mm, en het toegestane bereik is 0.16-0.18 mm. Het verschil in dit diktebereik is berekend bij de vervaardiging van de objectieflens. De markering 0,17 op de objectieflensbehuizing geeft de vereiste dikte van het dekglas voor de objectieflens aan.
7. Werkafstand WD
De werkafstand wordt ook wel de objectafstand genoemd, wat verwijst naar de afstand tussen het oppervlak van de frontlens van de objectieflens en het te inspecteren object. Tijdens microscoopinspectie moet het te inspecteren object tussen één en twee keer de brandpuntsafstand van de objectieflens zijn. Daarom zijn het en de brandpuntsafstand twee concepten. Wat we gewoonlijk scherpstellen noemen, is eigenlijk het aanpassen van de werkafstand.
Wanneer de numerieke apertuur van de objectieflens constant is, is de werkafstand kort en de openingshoek groot.
Objectief met hoge vergroting, groot numeriek diafragma en kleine werkafstand
