¿Cuáles son los parámetros de rendimiento de los microscopios ópticos? ¿Cuáles son las influencias y limitaciones entre estos parámetros?

1. Apertura numérica

La apertura numérica se abrevia como NA. La apertura numérica es el principal parámetro técnico de la lente del objetivo y la lente del condensador. los dos (especialmente para la lente del objetivo). Los valores numéricos están marcados en las carcasas de la lente del objetivo y del condensador respectivamente.

La apertura numérica (NA) es el producto del índice de refracción (n) del medio entre la lente frontal del objetivo y el objeto que se inspecciona y el seno de la mitad del ángulo de apertura (u). La fórmula se expresa de la siguiente manera: NA=nsinu/2

El ángulo de apertura, también conocido como "ángulo de la lente", es el ángulo formado por el punto del objeto sobre el eje óptico de la lente del objetivo y el Diámetro efectivo de la lente frontal del objetivo. Cuanto mayor es el ángulo de apertura, mayor es la luz que ingresa a la lente del objetivo. Es directamente proporcional al diámetro efectivo de la lente del objetivo e inversamente proporcional a la distancia desde el foco.

Al observar bajo un microscopio, si desea aumentar el valor de NA, no se puede aumentar el ángulo de apertura. La única forma es aumentar el valor del índice de refracción n del medio. Con base en este principio, se producen lentes objetivo de inmersión en agua y lentes objetivo de inmersión en aceite. Dado que el valor del índice de refracción n del medio es mayor que 1, el valor NA puede ser mayor que 1.

El valor máximo de apertura numérica es 1,4, con lo que se alcanza el límite teórico y técnico. En la actualidad, se utiliza como medio bromonaftaleno con alto índice de refracción. El índice de refracción del bromonaftaleno es 1,66, por lo que el valor de NA puede ser superior a 1,4.

Debe señalarse aquí que para aprovechar al máximo la apertura numérica de la lente objetivo, el valor NA del condensador debe ser igual o ligeramente mayor que el valor NA de la lente objetivo. al observar.

La apertura numérica está estrechamente relacionada con otros parámetros técnicos. Determina y afecta a casi todos los demás parámetros técnicos. Es directamente proporcional a la resolución, directamente proporcional al aumento e inversamente proporcional a la profundidad de enfoque. A medida que aumenta el valor de NA, el ancho del campo de visión y la distancia de trabajo disminuirán en consecuencia.

2. Resolución

La resolución de un microscopio se refiere a la distancia mínima entre dos puntos de un objeto que el microscopio puede distinguir claramente, también conocida como "tasa de discriminación". La fórmula de cálculo es σ=λ/NA

donde σ es la distancia de resolución mínima; λ es la longitud de onda de la luz; NA es la apertura numérica de la lente del objetivo. Se puede ver que la resolución de la lente objetivo está determinada por dos factores: el valor NA de la lente objetivo y la longitud de onda de la fuente de iluminación. Cuanto mayor sea el valor de NA, más corta será la longitud de onda de la luz de iluminación, menor será el valor de σ y mayor será la resolución.

Para mejorar la resolución, es decir, reducir el valor σ, se pueden tomar las siguientes medidas:

1 Reducir el valor de la longitud de onda λ y utilizar una fuente de luz de longitud de onda corta. .

2. Aumente el valor n medio para aumentar el valor NA (NA=nsinu/2).

3. Aumente el valor u del ángulo de apertura para aumentar el valor NA.

4. Aumenta el contraste entre la luz y la oscuridad.

3. Aumento y aumento efectivo

Debido a los dos aumentos de la lente objetivo y el ocular, el aumento total Γ del microscopio debe ser el aumento de la lente objetivo β y el aumento del ocular. Γ1 El producto de:

Γ=βΓ1

Obviamente, en comparación con una lupa, un microscopio puede tener un aumento mucho mayor y, al intercambiar lentes objetivos y oculares con diferentes aumentos, Puede resultar conveniente cambiar el aumento del microscopio.

El aumento también es un parámetro importante de un microscopio, pero no se puede creer ciegamente que cuanto mayor sea el aumento, mejor. El límite de la ampliación del microscopio es la ampliación efectiva.

Resolución y ampliación son dos conceptos diferentes pero relacionados. La fórmula relevante es: 500NA<Γ<1000NA

Cuando la apertura numérica del objetivo seleccionado no es lo suficientemente grande, es decir, la resolución no es lo suficientemente alta, el microscopio no puede distinguir la estructura fina del En este momento, incluso si la ampliación aumenta excesivamente, lo que se obtiene solo puede ser una imagen con un contorno grande pero con detalles poco claros, lo que se denomina ampliación no válida. Por otro lado, si la resolución cumple con los requisitos pero el aumento es insuficiente, entonces, aunque el microscopio tiene la capacidad de resolución, la imagen sigue siendo demasiado pequeña para que el ojo humano la vea claramente. Por lo tanto, para aprovechar al máximo el poder de resolución del microscopio, la apertura numérica debe coincidir razonablemente con el aumento total del microscopio.

IV. Profundidad de enfoque

Profundidad focal es la abreviatura de profundidad de enfoque, es decir, cuando se utiliza un microscopio, cuando el foco está en un objeto, no solo en los puntos ubicados. en el plano en ese punto Todo se puede ver claramente, y también se puede ver claramente dentro de un cierto espesor por encima y por debajo de este plano. El espesor de esta parte clara es la profundidad focal.

Si la profundidad focal es grande, se puede ver toda la capa del objeto que se inspecciona, mientras que si la profundidad de enfoque es pequeña, solo se puede ver una capa delgada del objeto que se inspecciona. La profundidad de enfoque tiene la siguiente relación. Otros parámetros técnicos:

1, la profundidad focal es inversamente proporcional al aumento total y la apertura numérica de la lente del objetivo.

2. La profundidad de enfoque es grande y la resolución es reducida.

Debido a que la profundidad de campo del objetivo de bajo aumento es mayor, causa dificultades al tomar fotografías con el objetivo de bajo aumento. Los detalles se cubrirán en fotomicrografía.

5. Campo de visión (FieldOfView)

Al observar con un microscopio, el rango circular brillante que se ve se llama campo de visión. Su tamaño está determinado por el campo de luz en el ocular. Determinado por Lan.

El diámetro del campo de visión, también llamado ancho del campo de visión, se refiere al rango real del objeto que se está inspeccionando que puede acomodarse en el campo de visión circular visto bajo el microscopio. Cuanto mayor sea el diámetro del campo de visión, más fácil será observar.

Hay una fórmula:

F=FN/β

En la fórmula, F - el diámetro del campo de visión

aumento de la lente del objetivo β.

Se puede ver en la fórmula:

1. El diámetro del campo de visión es proporcional al número de campos de visión.

2. Cuando se aumenta el aumento de la lente del objetivo, el diámetro del campo de visión disminuye. Por lo tanto, si puede ver todo el objeto que se está inspeccionando con una lente de bajo aumento, solo podrá ver una pequeña parte del objeto que se está inspeccionando si cambia a una lente de objetivo de alto aumento.

6. ¿Diferencia de cobertura?

El sistema óptico del microscopio también incluye el cubreobjetos. Debido al grosor no estándar del cubreobjetos, la trayectoria óptica de la luz refractada desde el cubreobjetos hacia el aire cambia, lo que da como resultado una diferencia de fase, que es la diferencia de cobertura. La aparición de una cobertura deficiente afecta la calidad del sonido del microscopio.

A nivel internacional el espesor estándar del cubreobjetos es de 0,17 mm, y el rango permitido es de 0,16-0,18 mm. La diferencia en este rango de espesor se ha tenido en cuenta en la fabricación del objetivo. La marca 0,17 en la carcasa del objetivo indica el grosor del cubreobjetos necesario para el objetivo.

7. Distancia de trabajo WD

La distancia de trabajo también se llama distancia del objeto, que se refiere a la distancia entre la superficie de la lente frontal del objetivo y el objeto que se inspecciona. . Durante el examen microscópico, el objeto a inspeccionar debe tener entre una y dos veces la distancia focal de la lente del objetivo. Por tanto, éste y la distancia focal son dos conceptos diferentes. Lo que normalmente llamamos enfoque es en realidad ajustar la distancia de trabajo.

Cuando la apertura numérica de la lente del objetivo es constante, cuanto más corta sea la distancia de trabajo, mayor será el ángulo de apertura.

Los objetivos de alta potencia con grandes aperturas numéricas tienen distancias de trabajo pequeñas