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 símbolo importante para juzgar el rendimiento de ambos (especialmente para la lente del objetivo). El tamaño de su valor numérico está marcado respectivamente en la carcasa de la lente del objetivo y la lente del condensador.
La apertura numérica (NA) es el producto del índice de refracción (n) del medio entre la lente frontal de la lente del objetivo y el objeto a inspeccionar y el seno de la mitad del ángulo de apertura (u). La fórmula es la siguiente: NA=nsinu/2
El ángulo de apertura, también conocido como "ángulo de la boca del 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, mayor será el flujo de luz que ingresa a la lente del objetivo, que es proporcional al diámetro efectivo de la lente del objetivo e inversamente proporcional a la distancia del punto focal.
Al observar con un microscopio, si desea aumentar el valor NA, el ángulo de apertura no se puede aumentar. La única forma es aumentar el valor del índice de refracción n del medio. Sobre la base de este principio, se producen lentes de objetivo de inmersión en agua y lentes de objetivo de inmersión en aceite. Debido a que el valor del 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 ha llegado al límite tanto teórica como técnicamente. En la actualidad, se utiliza como medio el bromonaftaleno con un alto índice de refracción. El índice de refracción del bromonaftaleno 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 papel de la apertura numérica de la lente del objetivo, el valor NA de la lente del condensador debe ser igual o ligeramente mayor que el de la lente del objetivo durante la observación.
La apertura numérica está estrechamente relacionada con otros parámetros técnicos y casi determina e influye en 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 dos factores: el valor NA de la lente del objetivo y la longitud de onda de la fuente de iluminación. Cuanto mayor sea el valor de NA, menor será la longitud de onda de la luz de iluminación, y cuanto menor sea el valor de σ, 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 medio de n 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, en comparación con la lupa, el microscopio puede tener un aumento mucho mayor, y el aumento del microscopio se puede cambiar fácilmente cambiando la lente del objetivo y el ocular con diferentes aumentos.
La ampliación también es un parámetro importante del microscopio, pero uno 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 diferentes pero relacionados. 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, la imagen obtenida solo puede ser una imagen con un contorno grande pero detalles poco claros. , llamado magnificación no válida. Por el contrario, si la resolución cumple con los requisitos pero el aumento es insuficiente, el microscopio tiene la capacidad de resolver, pero la imagen sigue siendo demasiado pequeña para que los ojos humanos la vean 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.
4. Profundidad de enfoque
La profundidad de foco es la abreviatura de profundidad de foco, es decir, cuando se usa un microscopio, cuando el foco está en un objeto determinado, no solo se pueden ver claramente todos los puntos en el plano de este punto, sino también dentro de un cierto grosor por encima y debajo del plano, para ser claros, el grosor de esta parte clara es la profundidad de foco. Si la profundidad de enfoque es grande, puede ver toda la capa del objeto bajo inspección, mientras que si la profundidad de enfoque es pequeña, solo puede ver una capa delgada del objeto bajo inspección. 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 de la lente del objetivo.
2. La profundidad de enfoque es grande y la resolución se reduce.
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. Esto se describirá con más detalle en fotomicrografías.
5. Diámetro del campo de visión (FieldOfView)
Al observar 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 inspeccionado 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.
Ahí está la fórmula:
F=FN/
En la fórmula, F - el diámetro del campo de visión;
FN - número de campo (FieldNumber, abreviado como FN, marcado en el exterior del cilindro del ocular);
- el aumento de la lente del objetivo.
Se puede ver a partir de 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 bajo la lente de baja potencia y cambia a 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 óptica de la luz después de entrar en el aire desde el cubreobjetos cambia, lo que da como resultado una diferencia de fase, que es una cobertura deficiente. La generación de mala cobertura afecta la calidad del sonido del microscopio.
De acuerdo con las normas internacionales, el grosor 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 del cubreobjetos que requiere 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 desde la superficie de la lente frontal de la lente del objetivo hasta 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 normalmente se llama enfoque es en realidad ajustar la distancia de trabajo.
En el caso de una cierta apertura numérica de la lente del objetivo, la distancia de trabajo es corta y el ángulo de apertura es grande.
Lente objetivo de gran aumento con gran apertura numérica y pequeña distancia de trabajo
