Λεπτομερής επεξήγηση των επτά παραμέτρων του οπτικού μικροσκοπίου
Κατά τη μικροσκοπική επιθεώρηση, οι άνθρωποι ελπίζουν πάντα να έχουν μια καθαρή και φωτεινή ιδανική εικόνα, η οποία απαιτεί οι οπτικές τεχνικές παραμέτρους του μικροσκοπίου να πληρούν ορισμένα πρότυπα και απαιτεί ότι κατά τη χρήση πρέπει να συντονίζονται σύμφωνα με το σκοπό της μικροσκοπικής επιθεώρησης και την πραγματική σχέση κατάστασης μεταξύ παραμέτρων. Μόνο με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να δώσουμε πλήρη απόδοση στη σωστή απόδοση του μικροσκοπίου και να επιτύχουμε ικανοποιητικά αποτελέσματα μικροσκοπικής επιθεώρησης.
Οι οπτικές τεχνικές παράμετροι του μικροσκοπίου περιλαμβάνουν: αριθμητικό διάφραγμα, ανάλυση, μεγέθυνση, βάθος εστίασης, πλάτος οπτικού πεδίου, κακή κάλυψη, απόσταση εργασίας κ.λπ. Αυτές οι παράμετροι δεν είναι πάντα όσο υψηλότερες τόσο το καλύτερο. Είναι αμοιβαία περιοριστικά. Κατά τη χρήση, η σχέση μεταξύ των παραμέτρων θα πρέπει να συντονίζεται σύμφωνα με το σκοπό της μικροσκοπίας και την πραγματική κατάσταση, αλλά η ανάλυση πρέπει να είναι εγγυημένη.
1. Αριθμητικό διάφραγμα
Το αριθμητικό διάφραγμα συντομεύεται ως NA. Το αριθμητικό διάφραγμα είναι η κύρια τεχνική παράμετρος του αντικειμενικού φακού και του συμπυκνωτικού φακού και είναι ένας σημαντικός δείκτης για να κρίνουμε την απόδοση και των δύο (ειδικά για τον αντικειμενικό φακό). Το μέγεθος της αριθμητικής του τιμής σημειώνεται στο κέλυφος του αντικειμενικού φακού και του συμπυκνωτικού φακού αντίστοιχα.
Το αριθμητικό άνοιγμα (NA) είναι το γινόμενο του δείκτη διάθλασης (n) του μέσου μεταξύ του μπροστινού φακού του αντικειμενικού φακού και του αντικειμένου που πρόκειται να επιθεωρηθεί και του ημιτόνου του μισού της γωνίας διαφράγματος (u). Ο τύπος εκφράζεται ως εξής: NA=nsinu/2
Η γωνία διαφράγματος, γνωστή και ως "γωνία καθρέφτη", είναι η γωνία που σχηματίζεται από το σημείο αντικειμένου στον οπτικό άξονα του αντικειμενικού φακού και η πραγματική διάμετρος του μπροστινού φακού του αντικειμενικού φακού. Όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία του διαφράγματος, τόσο πιο φωτεινό είναι το φως που εισέρχεται στον αντικειμενικό φακό, το οποίο είναι ανάλογο με την πραγματική διάμετρο του αντικειμενικού φακού και αντιστρόφως ανάλογο με την απόσταση από το εστιακό σημείο.
Κατά την παρατήρηση με μικροσκόπιο, εάν θέλετε να αυξήσετε την τιμή NA, η γωνία διαφράγματος δεν μπορεί να αυξηθεί. Ο μόνος τρόπος είναι να αυξηθεί η τιμή του δείκτη διάθλασης n του μέσου. Με βάση αυτή την αρχή, παράγονται ο αντικειμενικός φακός εμβάπτισης στο νερό και ο αντικειμενικός φακός εμβάπτισης λαδιού. Δεδομένου ότι ο δείκτης διάθλασης n του μέσου είναι μεγαλύτερος από 1, η τιμή ΝΑ μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 1.
Η μέγιστη αριθμητική τιμή διαφράγματος είναι 1,4, η οποία έχει φτάσει στο όριο τόσο θεωρητικά όσο και τεχνικά. Προς το παρόν, ως μέσο χρησιμοποιείται βροναφθαλίνη με υψηλό δείκτη διάθλασης. Ο δείκτης διάθλασης του βροναφθαλενίου είναι 1,66, επομένως η τιμή ΝΑ μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 1,4.
Πρέπει να επισημανθεί εδώ ότι για να δοθεί πλήρης απόδοση στο αποτέλεσμα του αριθμητικού ανοίγματος του αντικειμενικού φακού, η τιμή ΝΑ του συμπυκνωτή θα πρέπει να είναι ίση ή ελαφρώς μεγαλύτερη από την τιμή ΝΑ του αντικειμενικού φακού κατά την παρατήρηση.
Το αριθμητικό διάφραγμα έχει στενή σχέση με άλλες τεχνικές παραμέτρους και σχεδόν καθορίζει και επηρεάζει άλλες τεχνικές παραμέτρους. Είναι ανάλογο με την ανάλυση, ανάλογο με τη μεγέθυνση και αντιστρόφως ανάλογο με το βάθος εστίασης. Καθώς η τιμή NA αυξάνεται, το πλάτος του οπτικού πεδίου και η απόσταση εργασίας θα μειωθούν ανάλογα.
2. Ψήφισμα
Η ανάλυση του μικροσκοπίου αναφέρεται στη μικρότερη απόσταση μεταξύ δύο σημείων αντικειμένων που μπορούν να διακριθούν καθαρά από το μικροσκόπιο, γνωστή και ως «ποσοστό διάκρισης». Ο τύπος υπολογισμού του είναι σ=λ/ΝΑ
όπου σ είναι η ελάχιστη απόσταση ανάλυσης. λ είναι το μήκος κύματος του φωτός. NA είναι το αριθμητικό διάφραγμα του αντικειμενικού φακού. Η ανάλυση του ορατού αντικειμενικού φακού καθορίζεται από την τιμή NA του αντικειμενικού φακού και το μήκος κύματος της φωτεινής πηγής φωτισμού. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή ΝΑ, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος του φωτός φωτισμού, τόσο μικρότερη είναι η τιμή σ και τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση.
Για τη βελτίωση της ανάλυσης, δηλαδή τη μείωση της τιμής σ, μπορούν να ληφθούν τα ακόλουθα μέτρα
(1) Μειώστε το μήκος κύματος λ και χρησιμοποιήστε μια πηγή φωτός μικρού μήκους κύματος.
(2) Αυξήστε την τιμή n του μέσου για να αυξήσετε την τιμή NA (NA=nsinu/2).
(3) Αυξήστε την τιμή u της γωνίας διαφράγματος για να αυξήσετε την τιμή NA.
(4) Αυξήστε την αντίθεση μεταξύ φωτεινού και σκοτεινού.
3. Μεγέθυνση και αποτελεσματική μεγέθυνση
Λόγω των δύο μεγεθύνσεων του αντικειμενικού φακού και του προσοφθάλμιου φακού, η συνολική μεγέθυνση Γ του μικροσκοπίου πρέπει να είναι το γινόμενο της μεγέθυνσης του αντικειμενικού φακού και της μεγέθυνσης του προσοφθάλμιου φακού Γ1:
Γ= Γ1
Προφανώς, το μικροσκόπιο μπορεί να έχει πολύ μεγαλύτερη μεγέθυνση από τον μεγεθυντικό φακό και η μεγέθυνση του μικροσκοπίου μπορεί εύκολα να αλλάξει ανταλλάσσοντας αντικειμενικούς φακούς και προσοφθάλμιους φακούς με διαφορετικές μεγεθύνσεις.
Η μεγέθυνση είναι επίσης μια σημαντική παράμετρος του μικροσκοπίου, αλλά δεν μπορούμε τυφλά να πιστέψουμε ότι όσο μεγαλύτερη είναι η μεγέθυνση, τόσο το καλύτερο. Το όριο της μεγέθυνσης του μικροσκοπίου είναι η αποτελεσματική μεγέθυνση.
Η ανάλυση και η μεγέθυνση είναι δύο διαφορετικές αλλά αμοιβαία αποκλειόμενες έννοιες. Υπάρχει ένας σχεσιακός τύπος: 500NA<><>
Όταν το αριθμητικό διάφραγμα του επιλεγμένου αντικειμενικού φακού δεν είναι αρκετά μεγάλο, δηλαδή η ανάλυση δεν είναι αρκετά υψηλή, το μικροσκόπιο δεν μπορεί να διακρίνει τη λεπτή δομή του αντικειμένου. Αυτή τη στιγμή, ακόμα κι αν η μεγέθυνση αυξάνεται υπερβολικά, μπορεί να ληφθεί μόνο μια εικόνα με μεγάλο περίγραμμα αλλά ασαφείς λεπτομέρειες. , που ονομάζεται αναποτελεσματική μεγέθυνση. Από την άλλη, εάν η ανάλυση έχει καλύψει τις απαιτήσεις και η μεγέθυνση είναι ανεπαρκής, το μικροσκόπιο έχει τη δυνατότητα να αναλύει, αλλά η εικόνα είναι πολύ μικρή για να φαίνεται καθαρά από το ανθρώπινο μάτι. Επομένως, για να δοθεί πλήρης σημασία στην ικανότητα ανάλυσης του μικροσκοπίου, το αριθμητικό άνοιγμα θα πρέπει να ταιριάζει εύλογα με τη συνολική μεγέθυνση του μικροσκοπίου.
4. Βάθος εστίασης
Το βάθος εστίασης είναι η συντομογραφία του βάθους εστίασης, δηλαδή όταν χρησιμοποιείτε μικροσκόπιο, όταν η εστίαση είναι σε ένα αντικείμενο, όχι μόνο τα σημεία στο επίπεδο του σημείου μπορούν να φαίνονται καθαρά, αλλά και μέσα σε ένα ορισμένο πάχος πάνω και κάτω από το αεροπλάνο. Σαφώς, το πάχος αυτού του καθαρού τμήματος είναι το βάθος εστίασης. Όταν το βάθος εστίασης είναι μεγάλο, φαίνεται ολόκληρο το στρώμα του προς επιθεώρηση αντικειμένου, ενώ όταν το βάθος εστίασης είναι μικρό, φαίνεται μόνο ένα λεπτό στρώμα του προς επιθεώρηση αντικειμένου. Το βάθος εστίασης έχει την ακόλουθη σχέση με άλλες τεχνικές παραμέτρους:
(1) Το βάθος εστίασης είναι αντιστρόφως ανάλογο με τη συνολική μεγέθυνση και το αριθμητικό διάφραγμα του αντικειμενικού φακού.
(2) Το βάθος εστίασης είναι μεγάλο και η ανάλυση μειώνεται.
Λόγω του μεγάλου βάθους πεδίου του αντικειμενικού φακού χαμηλής μεγέθυνσης, είναι δύσκολο να τραβήξετε φωτογραφίες με τον αντικειμενικό φακό χαμηλής μεγέθυνσης. Λεπτομέρειες θα περιγραφούν στις μικροφωτογραφίες.
5. Πεδίο προβολής (FieldOfView)
Κατά την παρατήρηση ενός μικροσκοπίου, η φωτεινή κυκλική περιοχή που φαίνεται ονομάζεται οπτικό πεδίο και το μέγεθός της καθορίζεται από το διάφραγμα πεδίου στον προσοφθάλμιο φακό.
Η διάμετρος του οπτικού πεδίου ονομάζεται επίσης πλάτος του οπτικού πεδίου, το οποίο αναφέρεται στο πραγματικό εύρος του υπό εξέταση αντικειμένου που μπορεί να φιλοξενηθεί στο κυκλικό οπτικό πεδίο που φαίνεται κάτω από το μικροσκόπιο. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του οπτικού πεδίου, τόσο πιο εύκολη είναι η παρατήρησή του.
Υπάρχει ο τύπος F=FN/
Στον τύπο, F: η διάμετρος του οπτικού πεδίου, FN: ο αριθμός του οπτικού πεδίου (FieldNumber, συντομογραφία FN, σημειωμένο στο εξωτερικό της κάννης του φακού του προσοφθάλμιου φακού), : η μεγέθυνση του αντικειμενικού φακού .
Μπορεί να φανεί από τον τύπο:
(1) Η διάμετρος του οπτικού πεδίου είναι ανάλογη με τον αριθμό των οπτικών πεδίων.
(2) Η αύξηση του πολλαπλάσιου του αντικειμενικού φακού μειώνει τη διάμετρο του οπτικού πεδίου. Επομένως, εάν μπορείτε να δείτε ολόκληρη την εικόνα του επιθεωρημένου αντικειμένου κάτω από έναν φακό χαμηλής ισχύος και να τον αντικαταστήσετε με έναν αντικειμενικό φακό υψηλής ισχύος, μπορείτε να δείτε μόνο ένα μικρό μέρος του επιθεωρημένου αντικειμένου.
6. Κακή κάλυψη
Το οπτικό σύστημα του μικροσκοπίου περιλαμβάνει και το γυαλί καλύμματος. Λόγω του μη τυποποιημένου πάχους του γυαλιού καλύμματος, η φωτεινή διαδρομή μετά το φως εισέρχεται στον αέρα από το γυαλί καλύμματος και διαθλάται αλλάζει, με αποτέλεσμα μια διαφορά φάσης, η οποία είναι κακή κάλυψη. Η κακή κάλυψη επηρεάζει την ποιότητα του ήχου του μικροσκοπίου.
Διεθνώς, το τυπικό πάχος του γυαλιού καλύμματος είναι {{0}},17 mm και το επιτρεπόμενο εύρος είναι 0.16-0,18 mm. Κατά την κατασκευή του αντικειμενικού φακού, έχει υπολογιστεί η εκτροπή σε αυτό το εύρος πάχους. Το 0,17 που σημειώνεται στο περίβλημα του αντικειμενικού φακού υποδεικνύει το απαιτούμενο πάχος του γυαλιού καλύμματος για τον αντικειμενικό φακό.
7. Απόσταση εργασίας WD
Η απόσταση εργασίας ονομάζεται επίσης απόσταση αντικειμένου, η οποία αναφέρεται στην απόσταση μεταξύ της επιφάνειας του μπροστινού φακού του αντικειμενικού φακού και του αντικειμένου που πρόκειται να επιθεωρηθεί. Κατά την επιθεώρηση με μικροσκόπιο, το προς επιθεώρηση αντικείμενο πρέπει να είναι μεταξύ μίας και δύο φορές της εστιακής απόστασης του αντικειμενικού φακού. Επομένως, αυτό και η εστιακή απόσταση είναι δύο έννοιες. Αυτό που συνήθως ονομάζουμε εστίαση είναι στην πραγματικότητα ρύθμιση της απόστασης εργασίας.
Όταν το αριθμητικό διάφραγμα του αντικειμενικού φακού είναι σταθερό, η απόσταση εργασίας είναι μικρή και η γωνία διαφράγματος μεγάλη.
Ο αντικειμενικός φακός υψηλής ισχύος με μεγάλο αριθμητικό διάφραγμα έχει μικρή απόσταση εργασίας.
