顯微鏡

顯微鏡的重要光學(xué)技術(shù)參數(shù)

在鏡檢時(shí)，人們總是希望能得到清晰而明亮的理想圖像，這就需要顯微鏡的各項(xiàng)光學(xué)技術(shù)參數(shù)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，并且要求在使用時(shí)，必須根據(jù)鏡檢的目的和實(shí)際情況來協(xié)調(diào)各參數(shù)的關(guān)系。只有這樣，才能充分發(fā)揮顯微鏡應(yīng)有的性能，得到滿意的鏡檢效果。

顯微鏡的光學(xué)技術(shù)參數(shù)包括：數(shù)值孔徑、分辨率、放大率、焦深、視場寬度、覆蓋差、工作距離等等。這些參數(shù)并不都是越高越好，它們之間是相互聯(lián)系又相互制約的，在使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)鏡檢的目的和實(shí)際情況來協(xié)調(diào)參數(shù)間的關(guān)系。

一． 數(shù)值孔徑

數(shù)值孔徑簡寫NA(蔡司公司的數(shù)值孔徑簡寫CF)，數(shù)值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù)，是判斷兩者（尤其對(duì)物鏡而言）性能高低(即消位置色差的能力,蔡司公司的數(shù)值孔是代表消位置色差和倍率色差的能力),的重要標(biāo)志。其數(shù)值的大小，分別標(biāo)科在物鏡和聚光鏡的外殼上。

數(shù)值孔徑（NA）是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率（η）和孔徑角（u）半數(shù)的正玄之乘積。用公式表示如下：NA=ηsinu/2 孔徑角又稱“鏡口角”，是物鏡光軸上的物體點(diǎn)與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度。孔徑角越大，進(jìn)入物鏡的光通亮就越大，它與物鏡的有效直徑成正比，與焦點(diǎn)的距離成反比。

顯微鏡觀察時(shí)，若想增大NA值，孔徑角是無法增大的，辦法是增大介質(zhì)的折射率η值。基于這一原理，就產(chǎn)生了水浸系物鏡和油浸物鏡，因介質(zhì)的折射率η值大于一，NA值就能大于一。數(shù)值孔徑大值為1.4，這個(gè)數(shù)值在理論上和技術(shù)上都達(dá)到了極限。目前，有用折射率高的溴萘作介質(zhì)，溴萘的折射率為1.66,所以NA值可大于1.4。這里必須指出，為了充分發(fā)揮物鏡數(shù)值孔徑的作用，在觀察時(shí)，聚光鏡的NA值應(yīng)等于或略大于物鏡的NA值，數(shù)值孔徑與其它技術(shù)參數(shù)有著密切的關(guān)系，它幾乎決定和影響著其它各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。它與分辨率成正比，與放大率成正比，與焦深成反比，NA值增大，視場寬度與工作距離都會(huì)相應(yīng)地變小。

二． 分辨率

分辨率又稱“鑒別率”，“解像力”。是衡量顯微鏡性能的又一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)。顯微鏡的分辨率用公式表示為：d=0.61λ/NA 式中d為小分辨距離；λ為光線的波長；NA為物鏡的數(shù)值孔徑。可見物鏡的分辨率是由物鏡的NA值與照明光源的波長兩個(gè)因素決定。NA值越大，照明光線波長越短，則d值越小，分辨率就越高。

1. 要提高分辨率，即減小d值，可采取以下措施。 降低波長λ值，使用短波長光源。

2．曾大介質(zhì)η值和提高NA值（NA=ηsinu/2）。

3．消色差。

4．增加明暗反差。

三． 放大率

放大率就是放大倍數(shù)，是指被檢驗(yàn)物體經(jīng)物鏡放大再經(jīng)目鏡放大后，人眼所看到的終圖像的大小對(duì)原物體大小的比值，是物鏡和目鏡放大倍數(shù)的乘積。放大率也是顯微鏡的重要參數(shù)，但也不能盲目相信放大率越高越好，在選擇時(shí)應(yīng)首先考慮物鏡的數(shù)值孔徑。

四． 焦深

焦深為焦點(diǎn)深度的簡稱，即在使用顯微鏡時(shí)，當(dāng)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)某一物體時(shí)，不僅位于該點(diǎn)平面上的各點(diǎn)都可以看清楚，而且在此平面的上下一定厚度內(nèi)，也能看得清楚，這個(gè)清楚部分的厚度就是焦深。焦深大, 可以看到被檢物體的全層，而焦深小，則只能看到被檢物體的一薄層，焦深與其它技術(shù)參數(shù)有以下關(guān)系：

1．焦深與總放大倍數(shù)及物鏡的數(shù)值孔鏡成反比。

2．焦深大，分辨率降低。

由于低倍物鏡的景深較大，所以在低倍物鏡照相時(shí)造成困難。在顯微照相時(shí)將詳細(xì)介紹。

五． 視場直徑（Field of view）

觀察顯微鏡時(shí)，所看到的明亮的原形范圍叫視場，它的大小，是由目鏡里的視場光闌決定的。視場直徑也稱視場寬度，是指在顯微鏡下看到的圓形視場內(nèi)所能容納被檢物體的實(shí)際范圍。視場直徑23科學(xué)，大視場容易引起場曲。 F=FN/Mob F: 視場直徑，F(xiàn)N：視場數(shù)，Mob:物鏡放大率。視場數(shù)（Field Number, 簡寫為FN），標(biāo)刻在目鏡的鏡筒外側(cè)。

由公式可看出：

1． 視場直徑與視場數(shù)成正比。

2． 增大物鏡的倍數(shù)，則視場直徑減小。因此，若在低倍鏡下可以看到被檢物體的全貌，而換成高倍物鏡，就只能看到被檢物體的很小一部份。

六． 覆蓋差

顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)也包括蓋玻片在內(nèi)。由于蓋玻片的厚度不標(biāo)準(zhǔn)，光線從蓋玻片進(jìn)入空氣產(chǎn)生折射后的光路發(fā)生了改變，從而產(chǎn)生了像差，這就是覆蓋差。覆蓋差的產(chǎn)生影響了顯微鏡的成像質(zhì)量。上規(guī)定，蓋玻片的標(biāo)準(zhǔn)厚度為0.17mm, 許可范圍在0.16—0.18mm.,在物鏡的制造上已將此厚度范圍的像差計(jì)算在內(nèi)。物鏡外殼上標(biāo)記0.17,即表明該物鏡要求蓋玻片的厚度。

七． 工作距離

工作距離也叫物距，即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離。鏡檢時(shí)，被檢物體應(yīng)處在物鏡的一倍至二倍焦距之間。因此，它與焦距是兩個(gè)概念，平時(shí)習(xí)慣所說的調(diào)焦，實(shí)際上是調(diào)節(jié)工作距離。在物鏡數(shù)值孔徑一定的情況下，工作距離短孔徑角則大。數(shù)值孔徑大的高倍物鏡，其工作距離小。