Các thông số kỹ thuật quang học quan trọng của kính hiển vi quang học Bắc Kinh

Các thông số kỹ thuật quang học quan trọng của kính hiển vi quang học Bắc Kinh

Trong quá trình kiểm tra bằng kính hiển vi, mọi người luôn hy vọng có thể có được những hình ảnh lý tưởng rõ ràng và tươi sáng, đòi hỏi các thông số kỹ thuật quang học của kính hiển vi đạt được một số tiêu chuẩn nhất định và yêu cầu sử dụng, chúng phải được phối hợp theo mục đích kiểm tra kính hiển vi và tình huống thực tế mối quan hệ giữa các tham số. Chỉ bằng cách này, chúng ta mới có thể chơi đầy đủ cho hiệu suất của kính hiển vi và có được kết quả kiểm tra kính hiển vi thỏa đáng.

Các tham số kỹ thuật quang học của kính hiển vi bao gồm: khẩu độ số, độ phân giải, độ phóng đại, độ sâu tiêu điểm, trường chiều rộng quan điểm, độ bao phủ kém, khoảng cách làm việc, v.v ... Các tham số này không cao nhất có thể. Họ có liên quan và hạn chế lẫn nhau. Trong quá trình sử dụng, mối quan hệ giữa các tham số nên được phối hợp theo mục đích kiểm tra kính hiển vi và tình huống thực tế, nhưng độ phân giải nên thắng thế. .

Khẩu độ số

Các khẩu độ số được viết tắt là NA. Khẩu độ số là tham số kỹ thuật chính của ống kính khách quan và ống kính ngưng tụ, và là một dấu hiệu quan trọng để đánh giá hiệu suất của hai (đặc biệt là đối với ống kính khách quan). Độ lớn của giá trị của nó được đánh dấu trên vỏ của ống kính khách quan và ống kính ngưng tụ tương ứng.

Khẩu độ số (NA) là sản phẩm của hình sin của một nửa chỉ số khúc xạ (N) của môi trường và góc khẩu độ (U) giữa ống kính phía trước của mục tiêu và đối tượng được kiểm tra. Công thức như sau: na = nsinu / 2

Góc khẩu độ, còn được gọi là "góc ống kính", là góc được hình thành bởi điểm đối tượng trên trục quang của ống kính khách quan và đường kính hiệu quả của ống kính phía trước của ống kính khách quan. Góc khẩu độ càng lớn, độ sáng của ánh sáng đi vào ống kính khách quan càng lớn, tỷ lệ thuận với đường kính hiệu quả của ống kính khách quan và tỷ lệ nghịch với khoảng cách tiêu cự.

Trong quá trình quan sát kính hiển vi, nếu bạn muốn tăng giá trị NA, góc khẩu độ không thể tăng lên. Cách duy nhất là tăng chỉ số khúc xạ n của môi trường. Dựa trên nguyên tắc này, ống kính mục tiêu ngâm nước và ống kính mục tiêu ngâm dầu được sản xuất. Do giá trị chỉ số khúc xạ n của môi trường lớn hơn 1, giá trị Na có thể lớn hơn 1.

Khẩu độ số tối đa là 1.4, đạt đến giới hạn cả về mặt lý thuyết và kỹ thuật. Hiện tại, bromonaphthalene với chỉ số khúc xạ cao được sử dụng như một phương tiện. Chỉ số khúc xạ của bromonaphthalene là 1,66, do đó giá trị Na có thể lớn hơn 1,4.

Phải chỉ ra ở đây rằng để tạo ra toàn bộ vai trò của khẩu độ số của ống kính khách quan, giá trị NA của ống kính ngưng tụ phải bằng hoặc lớn hơn một chút so với giá trị Na của ống kính khách quan trong quá trình quan sát.

Khẩu độ số có mối quan hệ chặt chẽ với các thông số kỹ thuật khác. Nó gần như xác định và ảnh hưởng đến các thông số kỹ thuật khác. Nó tỷ lệ thuận với độ phân giải, tỷ lệ thuận với độ phóng đại và tỷ lệ nghịch với độ sâu của tiêu điểm. Khi giá trị NA tăng, trường chiều rộng khung nhìn và khoảng cách làm việc sẽ giảm tương ứng.

2. Giải quyết

Độ phân giải của kính hiển vi đề cập đến khoảng cách tối thiểu giữa hai điểm đối tượng có thể được phân biệt rõ ràng bằng kính hiển vi, còn được gọi là "tốc độ phân biệt đối xử". Công thức tính toán là σ = λ / na

Trong đó σ là khoảng cách độ phân giải tối thiểu; là bước sóng của ánh sáng; NA là khẩu độ số của ống kính khách quan. Độ phân giải của ống kính mục tiêu có thể nhìn thấy được xác định bởi hệ số NA của ống kính khách quan và bước sóng của nguồn sáng chiếu sáng. Giá trị Na càng lớn và bước sóng của ánh sáng chiếu sáng càng ngắn, giá trị σ càng nhỏ và độ phân giải càng cao.

Để tăng độ phân giải, nghĩa là giảm giá trị, các biện pháp sau đây có thể được thực hiện

(1) Giảm giá trị bước sóng và sử dụng nguồn ánh sáng bước sóng ngắn.

(2) Tăng giá trị N của môi trường để tăng giá trị Na (Na = NSINU / 2).

(3) Tăng giá trị khẩu độ U để tăng giá trị Na.

(4) Tăng độ tương phản của ánh sáng và bóng tối.

3. Độ phóng đại và độ phóng đại hiệu quả

Do hai độ phóng đại thông qua các mục tiêu và thị kính, tổng độ phóng đại của kính hiển vi phải là sản phẩm của độ phóng đại khách quan và độ phóng đại của thị kính 1:

Γ = 1

Rõ ràng, so với kính lúp, kính hiển vi có thể có độ phóng đại cao hơn nhiều, và bằng cách thay đổi mục tiêu và thị kính của các độ phóng đại khác nhau, độ phóng đại của kính hiển vi có thể dễ dàng thay đổi.

Độ phóng đại cũng là một thông số quan trọng của kính hiển vi, nhưng người ta không thể tin rằng độ phóng đại càng cao thì càng tốt. Giới hạn của độ phóng đại kính hiển vi là độ phóng đại hiệu quả.

Độ phân giải và độ phóng đại là hai khái niệm khác nhau nhưng liên quan. Liên quan: 500NA <γ <1000NA

Khi khẩu độ số của ống kính mục tiêu được chọn không đủ lớn, nghĩa là độ phân giải không đủ cao, kính hiển vi không thể phân biệt cấu trúc tốt của đối tượng. Ngay cả khi độ phóng đại được tăng quá mức, chỉ có một hình ảnh có phác thảo lớn nhưng có thể thu được các chi tiết không rõ ràng. , Được gọi là độ phóng đại không hợp lệ. Ngược lại, nếu độ phân giải đã đáp ứng các yêu cầu và độ phóng đại là không đủ, kính hiển vi có khả năng giải quyết, nhưng hình ảnh quá nhỏ để được nhìn rõ bởi mắt người. Do đó, để chơi đầy đủ cho sức mạnh giải quyết của kính hiển vi, khẩu độ số phải được khớp một cách hợp lý với tổng độ phóng đại của kính hiển vi.

4. Độ sâu tập trung

Độ sâu tiêu điểm là viết tắt của độ sâu tiêu cự, nghĩa là khi sử dụng kính hiển vi, khi tiêu điểm là một vật thể, không chỉ các điểm trên mặt phẳng của điểm có thể được nhìn thấy rõ ràng Mặt phẳng này rõ ràng, độ dày của phần rõ ràng này là độ sâu của tiêu điểm. Với độ sâu tiêu điểm lớn, bạn có thể thấy toàn bộ lớp của đối tượng được kiểm tra, trong khi một độ sâu tiêu điểm nhỏ, bạn chỉ có thể thấy một lớp mỏng của đối tượng được kiểm tra.

(1) Độ sâu của tiêu điểm tỷ lệ nghịch với tổng độ phóng đại và khẩu độ số của ống kính khách quan.

(2) Độ sâu của trọng tâm là lớn và độ phân giải bị giảm.

Vì độ sâu của trường của ống kính mục tiêu công suất thấp là lớn, rất khó để chụp ảnh với ống kính mục tiêu công suất thấp. Nó sẽ được mô tả chi tiết khi sử dụng máy ảnh quang học.

5. Trường đường kính xem (Trường quan sát)

Khi quan sát kính hiển vi, khu vực hình tròn sáng mà bạn thấy được gọi là trường nhìn và kích thước của nó được xác định bằng cơ hoành trường trong thị kính.

Đường kính của trường nhìn, còn được gọi là chiều rộng của trường nhìn, đề cập đến phạm vi thực tế của đối tượng được kiểm tra trong trường Quan điểm tròn nhìn thấy dưới kính hiển vi. Đường kính của trường nhìn càng lớn thì càng dễ quan sát.

Có một công thức f = fn / β

Trong đó F: Đường kính trường, FN: Số trường (số trường, viết tắt là FN, được đánh dấu ở bên ngoài thùng thị kính), β: Độ phóng đại khách quan

Nó có thể được nhìn thấy từ công thức:

(1) Đường kính của trường nhìn tỷ lệ thuận với số lượng trường nhìn.

(2) Việc tăng độ phóng đại của ống kính khách quan làm giảm trường đường kính xem. Do đó, nếu bạn có thể nhìn thấy toàn bộ hình ảnh của đối tượng đang được kiểm tra ở ống kính độ phóng đại thấp và thay đổi thành ống kính mục tiêu phóng đại cao, bạn chỉ có thể thấy một phần nhỏ của đối tượng đang được kiểm tra.

6. Bảo hiểm kém

Hệ thống quang học của kính hiển vi cũng bao gồm nắp đậy. Bởi vì độ dày của kính nắp không phải là tiêu chuẩn, đường dẫn ánh sáng từ kính nắp vào không khí bị khúc xạ và thay đổi, dẫn đến sự khác biệt pha. Đây là sự khác biệt trong phạm vi bảo hiểm. Bảo hiểm kém ảnh hưởng đến chất lượng của kính hiển vi.

Trên bình diện quốc tế, độ dày tiêu chuẩn của kính nắp là 0,17mm và phạm vi cho phép là 0,16-0,18mm. Sự khác biệt pha của phạm vi độ dày này đã được đưa vào sản xuất ống kính khách quan. Giá trị 0,17 trên vỏ ống kính khách quan cho thấy độ dày của kính nắp theo yêu cầu của ống kính khách quan.

7. Khoảng cách làm việc WD

Khoảng cách làm việc cũng được gọi là khoảng cách đối tượng, đề cập đến khoảng cách giữa bề mặt của ống kính phía trước của ống kính mục tiêu và đối tượng được kiểm tra. Trong quá trình kiểm tra bằng kính hiển vi, đối tượng được kiểm tra phải nằm trong khoảng một đến hai lần chiều dài tiêu cự của ống kính khách quan. Do đó, nó và độ dài tiêu cự là hai khái niệm. Điều chỉnh lấy nét thông thường đang thực sự điều chỉnh khoảng cách làm việc.

Trong trường hợp khẩu độ số cố định của ống kính khách quan, góc khẩu độ ngắn của khoảng cách làm việc là lớn.

Mục tiêu phóng đại cao với khẩu độ số lớn có khoảng cách làm việc nhỏ.