Cómo definir y calcular la eficiencia del microscopio óptico
1. Apertura numérica
La apertura numérica se abrevia como NA. La apertura numérica es el parámetro técnico principal de la lente del objetivo y la lente del condensador, y es un indicador importante para juzgar el rendimiento de ambos (especialmente para la lente del objetivo). El tamaño de su valor numérico está marcado en la carcasa de la lente del objetivo y la lente 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 a inspeccionar 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 espejo", es el ángulo formado por el punto del objeto en el eje óptico de la lente del objetivo y el diámetro efectivo de la lente frontal de la lente del objetivo. Cuanto mayor sea el ángulo de apertura, más brillante será la luz que entra en el objetivo, que es proporcional al diámetro efectivo del objetivo e inversamente proporcional a la distancia desde el punto focal.
En la observación con microscopio, si desea aumentar el valor de NA, el ángulo de apertura no se puede aumentar y la única forma es aumentar el valor del índice de refracción n del medio. Basándose en este principio, se fabrican la lente de objetivo de inmersión en agua y la lente de objetivo de inmersión en aceite. Dado que el índice de refracción n del medio es mayor que 1, el valor NA puede ser mayor que 1.
La apertura numérica máxima es de 1,4, que es teórica y técnicamente el límite. En la actualidad, se utiliza como medio bronaftaleno con alto índice de refracción. El índice de refracción del bronaftaleno es de 1,66, por lo que el valor de NA puede ser superior a 1,4.
Debe señalarse aquí que para aprovechar al máximo el efecto de la apertura numérica de la lente del objetivo, el valor de NA del condensador debe ser igual o ligeramente mayor que el valor de NA de la lente del objetivo durante la observación.
La apertura numérica tiene una estrecha relación con otros parámetros técnicos, y casi determina y afecta a otros parámetros técnicos. Es proporcional a la resolución, proporcional a la ampliación e inversamente proporcional a la profundidad de enfoque. A medida que aumenta el valor NA, el ancho del campo de visión y la distancia de trabajo disminuirán en consecuencia.
2. Resolución
La resolución del microscopio se refiere a la distancia mínima entre dos puntos del objeto que el microscopio puede distinguir claramente, también conocida como "tasa de discriminación". Su fórmula de cálculo es σ=λ/NA
donde σ es la distancia mínima de resolución; λ es la longitud de onda de la luz; NA es la apertura numérica de la lente del objetivo. La resolución de la lente del objetivo visible está determinada por el valor NA de la lente del objetivo y la longitud de onda de la fuente de luz de iluminación. Cuanto mayor sea el valor de NA, menor será la longitud de onda de la luz de iluminación, menor será el valor de σ y mayor será la resolución.
Para aumentar la resolución, es decir, reducir el valor de σ, se pueden tomar las siguientes medidas:
1. Reduzca el valor de la longitud de onda λ y utilice una fuente de luz de longitud de onda corta.
2. Aumente el valor n del medio para aumentar el valor NA (NA=nsinu/2).
3. Aumente el valor u del ángulo de apertura para aumentar el valor NA.
4. Aumente el contraste entre la luz y la oscuridad.
3. Aumento y aumento efectivo
Debido a los dos aumentos de la lente del objetivo y el ocular, el aumento total Γ del microscopio debe ser el producto del aumento de la lente del objetivo y el aumento del ocular Γ1:
Γ= Γ1
Obviamente, el microscopio puede tener un aumento mucho mayor que la lupa, y el aumento del microscopio se puede cambiar fácilmente intercambiando objetivos y oculares con diferentes aumentos.
La ampliación también es un parámetro importante del microscopio, pero no puede creer ciegamente que cuanto mayor sea la ampliación, mejor. El límite del aumento del microscopio es el aumento efectivo.
La resolución y la ampliación son dos conceptos distintos pero relacionados. Hay una fórmula relacional: 500NA<><>
Cuando la apertura numérica de la lente objetivo seleccionada no es lo suficientemente grande, es decir, la resolución no es lo suficientemente alta, el microscopio no puede distinguir la estructura fina del objeto. En este momento, incluso si se aumenta excesivamente la ampliación, solo se puede obtener una imagen con un contorno grande pero con detalles poco claros. , llamado el aumento ineficaz. Por otro lado, si la resolución ha cumplido con los requisitos y el aumento es insuficiente, el microscopio tiene la capacidad de resolver, pero la imagen es demasiado pequeña para que el ojo humano la vea con claridad. 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.
4. Profundidad de enfoque
La profundidad de foco es la abreviatura de la profundidad de foco, es decir, cuando se utiliza un microscopio, cuando el foco está sobre un objeto, no solo se pueden ver claramente los puntos en el plano del punto, sino también dentro de un cierto grosor. por encima y por debajo del plano. Claramente, el grosor de esta parte clara es la profundidad de enfoque. Cuando la profundidad de foco es grande, se puede ver toda la capa del objeto a inspeccionar, mientras que cuando la profundidad de foco es pequeña, solo se puede ver una capa delgada del objeto a inspeccionar. La profundidad de foco tiene la siguiente relación con otros parámetros técnicos:
1. La profundidad de foco es inversamente proporcional al aumento total y la apertura numérica del objetivo.
2. La profundidad de enfoque es grande y la resolución es reducida.
Debido a la gran profundidad de campo de la lente del objetivo de bajo aumento, es difícil tomar fotografías con la lente del objetivo de bajo aumento. Los detalles se describirán en las fotomicrografías.
Cinco, el diámetro del campo de visión (FieldOfView)
Al mirar un microscopio, el área circular brillante que se ve se llama campo de visión y su tamaño está determinado por el diafragma de campo en el ocular.
El diámetro del campo de visión también se denomina ancho del campo de visión, que se refiere al rango real del objeto bajo inspección que se puede acomodar en el campo de visión circular visto bajo el microscopio. Cuanto mayor sea el diámetro del campo de visión, más fácil será observar.
Hay fórmula:
F=FN/
donde F es el diámetro del campo de visión;
Número de campo FN (FieldNumber, abreviado como FN, marcado en la parte exterior del cuerpo de la lente del ocular);
- aumento de la lente del objetivo.
Se puede ver en la fórmula:
1. El diámetro del campo de visión es proporcional al número de campos de visión.
2. Aumentar el múltiplo de la lente del objetivo reduce el diámetro del campo de visión. Por lo tanto, si puede ver la imagen completa del objeto inspeccionado con una lente de baja potencia y la reemplaza con una lente de objetivo de alta potencia, solo podrá ver una pequeña parte del objeto inspeccionado.
6. Mala cobertura
El sistema óptico del microscopio también incluye el cubreobjetos. Debido al grosor no estándar del cubreobjetos, la trayectoria de la luz después de que la luz entra en el aire desde el cubreobjetos y se refracta cambia, lo que da como resultado una diferencia de fase, que es una cobertura deficiente. La mala cobertura afecta la calidad del sonido del microscopio.
Internacionalmente, el espesor estándar de la cubierta de vidrio es {{0}}.17 mm, y el rango permitido es 0.16-0.18 mm. La diferencia en este rango de grosor se ha calculado en la fabricación de la lente del objetivo. El 0,17 marcado en la carcasa de la lente del objetivo indica el grosor requerido del cubreobjetos para la lente del objetivo.
7. Distancia de trabajo WD
La distancia de trabajo también se denomina distancia del objeto, que se refiere a la distancia entre la superficie de la lente frontal de la lente del objetivo y el objeto a inspeccionar. Durante la inspección con microscopio, el objeto a inspeccionar debe tener entre una y dos veces la distancia focal de la lente del objetivo. Por lo tanto, él y la distancia focal son dos conceptos. Lo que solemos llamar enfoque es en realidad ajustar la distancia de trabajo.
Cuando la apertura numérica de la lente del objetivo es constante, la distancia de trabajo es corta y el ángulo de apertura es grande.
Objetivo de gran aumento con gran apertura numérica y pequeña distancia de trabajo
