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显微物镜的基本参数

发布时间:2021-12-03 11:46:08 浏览量:4200 作者:Leon

摘要

光学显微镜主要由目镜、物镜、载物台和反光镜组成,它能观察到人眼无法分辨的微观世界,物镜将样品成放大的实像,它是最直接与

显微镜的性能息息相关的。

正文


显微物镜的基本参数

1.数值孔径

数值孔径可反映光学系统能够收集的光的角度范围,数值孔径表示物镜焦面处收光角度的大小。它简写为NA,它由物镜和待测样品之

间介质折射率(n)与物镜孔径角的一半(θ/2)的正弦值的乘积决定,可表示成:NA=n×sinθ/2。其中n为物镜中透镜工作介质的折射率

(如空气的折射率是1.0,水的折射率是1.33,油类的折射率则可高达1.56)。θ则是光进出透镜时一半的最大角度,或者可以表述为

是从物在光轴上一点到光阑边缘的光线与光轴的夹角。由于数值孔径的定义中考虑了折射率的因素,因此一束光在通过平面由一种介质

进入另一种时,数值孔径仍是一个常量。在空气中,透镜的孔径角大小近似等于数值孔径的两倍(在近轴近似的条件下)。数值孔径是

相对于物或像上的特定一点而言的,因此其大小也会随着该点的移动而改变。在显微学领域,如不特加注明,数值孔径一般是针对物一

侧而言的。


2.焦深

物镜的焦深为物镜对表面较为不平的样品仍能够清晰成像能力的参数,当物镜准确聚焦于某一样品表面时,如果位于该表面前面及后面

的物面仍然能被观察清晰,则该两前后平面间的距离就是焦深。物镜的焦深主要取决于物镜的数值孔径,数值孔径越大,焦深越小。在

物镜的数值孔径特别大时,显微镜能有非常好的分辨率,但焦深会很小。因此要根据实际需要选择数值孔径合适的物镜。当显微镜用于

高倍观察时,由于焦深小,只有在样品表面高低差别很小时能清晰成像。


3.齐焦距

齐焦距离是指对准焦点时的物镜镜体定位面到物体表面的距离。齐焦距离的国际标准明确为45 mm。也有个别厂家会用60 mm的齐焦

距离。这种非标准的,还不很完善的系统由于光路设计比较长,光损失比较大(光损失是以um为单位计算的,尤其在高级荧光应用领

域广泛)。45 mm的齐焦设计可以在最短光程的基础上实现高分辨率,高视场亮度的效果。


4.工作距离

物镜的工作距离是指显微镜准确聚焦至样品表面后,待测样品表面与物镜的最前端表面之间的距离。物镜的放大率越高,工作距离越

短。使用时,待测样品应位于物镜的一到二倍焦距之间。因此,它和焦距是两个不同的参数,显微镜调焦的步骤实际是在调节物镜的工

作距离。在物镜数值孔径一定的情况下,工作距离短,孔径角则大。数值孔径大的高倍物镜,其工作距离小。


5.分辨率

分辨率是指能清晰的分辨待测样品表面两点间的最小距离,通常用d表示。分辨率决定了显微镜分辨样品上细节的程度。显微镜的物镜

是使物体放大成实像目镜的可以让物镜的实像再次放大,所以目镜只会放大物镜能分辨的细节,物镜不能分辨的细节,不可能通过目

镜放大而变得可分辨。因此显微镜的分辨率主要取决于物镜的分辨率。


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