顯微鏡的幾項重要光學(xué)技術(shù)參數

　　在鏡檢時(shí)，人們總是希望能清晰而明亮的理想圖象，這就需要顯微鏡的各項光學(xué)技術(shù)參數達到一定的標準，并且要求在使用時(shí)，必須根據鏡檢的目的和實(shí)際情況來(lái)協(xié)調各參數的關(guān)系。只有這樣，才能充分發(fā)揮顯微鏡應有的性能，得到滿(mǎn)意的鏡檢效果。

　　顯微鏡的光學(xué)技術(shù)參數包括：數值孔徑、分辨率、放大率、焦深、視場(chǎng)寬度、覆蓋差、工作距離等等。這些參數并不都是越高越好，它們之間是相互聯(lián)系又相互制約的，在使用時(shí)，應根據鏡檢的目的和實(shí)際情況來(lái)協(xié)調參數間的關(guān)系，但應以保證分辨率為準。

　　1.數值孔徑

　　數值孔徑簡(jiǎn)寫(xiě)NA，數值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數，是判斷兩者(尤其對物鏡而言)性能高低的重要標志。其數值的大小，分別標刻在物鏡和聚光鏡的外殼上。

　　數值孔徑(NA)是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率(n)和孔徑角(u)半數的正弦之乘積。用公式表示如下：

　　NA=nsinu/2

　　孔徑角又稱(chēng)"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�？讖浇窃酱�，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(guān)察時(shí)，若想增大NA值，孔徑角是無(wú)法增大的，唯一的辦法是增大介質(zhì)的折射率n值�；�于這一原理，就產(chǎn)生了水浸物鏡和油浸物鏡，因介質(zhì)的折射率n值大于1，NA值就能大于1。

　　數值孔徑最大值為1.4，這個(gè)數值在理論上和技術(shù)上都達到了極限。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)揮物鏡數值孔徑的作用，在觀(guān)察時(shí)，聚光鏡的NA值應等于或略大于物鏡的NA值。

　　數值孔徑與其他技術(shù)參數有著(zhù)密切的關(guān)系，它幾乎決定和影響著(zhù)其他各項技術(shù)參數。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(chǎng)寬度與工作距離都會(huì )相應地變小。

　　2.分辨率

　　顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區分的兩個(gè)物點(diǎn)的最小間距，又稱(chēng)"鑒別率"。其計算公式是

　　σ=λ/NA

　　式中σ為最小分辨距離;λ為光線(xiàn)的波長(cháng);NA為物鏡的數值孔徑�？梢�(jiàn)物鏡的分辨率是由物鏡的NA值與照明光源的波長(cháng)兩個(gè)因素決定。NA值越大，照明光線(xiàn)波長(cháng)越短，則σ值越小，分辨率就越高。

　　要提高分辨率，即減小σ值，可采取以下措施

　　(1)降低波長(cháng)λ值，使用短波長(cháng)光源。

　　(2)增大介質(zhì)n值以提高NA值(NA=nsinu/2)。

　　(3)增大孔徑角u值以提高NA值。

　　(4)增加明暗反差。

　　3.放大率和有效放大率

　　由于經(jīng)過(guò)物鏡和目鏡的兩次放大，所以顯微鏡總的放大率Γ應該是物鏡放大率β和目鏡放大率Γ1的乘積：

　　Γ=βΓ1

　　顯然，和放大鏡相比，顯微鏡可以具有高得多的放大率，并且通過(guò)調換不同放大率的物鏡和目鏡，能夠方便地改變顯微鏡的放大率。

　　放大率也是顯微鏡的重要參數，但也不能盲目相信放大率越高越好。顯微鏡放大倍率的極限即有效放大倍率。

　　分辨率和放大倍率是兩個(gè)不同的但又互有聯(lián)系的概念。有關(guān)系式：

　　500NA<Γ<1000NA

　　當選用的物鏡數值孔徑不夠大，即分辨率不夠高時(shí)，顯微鏡不能分清物體的微細結構，此時(shí)即使過(guò)度地增大放大倍率，得到的也只能是一個(gè)輪廓雖大但細節不清的圖像，稱(chēng)為無(wú)效放大倍率。反之如果分辨率已滿(mǎn)足要求而放大倍率不足，則顯微鏡雖已具備分辨的能力，但因圖像太小而仍然不能被人眼清晰視見(jiàn)。所以為了充分發(fā)揮顯微鏡的分辨能力，應使數值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配。

　　4.焦深

　　焦深為焦點(diǎn)深度的簡(jiǎn)稱(chēng)，即在使用顯微鏡時(shí)，當焦點(diǎn)對準某一物體時(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，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，焦深與其他技術(shù)參數有以下關(guān)系：

　　(1)焦深與總放大倍數及物鏡的數值孔徑成反比。

　　(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)將詳細介紹。

　　5.視場(chǎng)直徑(FieldOfView)

　　觀(guān)察顯微鏡時(shí)，所看到的明亮的圓形范圍叫視場(chǎng)，它的大小是由目鏡里的視場(chǎng)光闌決定的。

　　視場(chǎng)直徑也稱(chēng)視場(chǎng)寬度，是指在顯微鏡下看到的圓形視場(chǎng)內所能容納被檢物體的實(shí)際范圍。視場(chǎng)直徑愈大，愈便于觀(guān)察。有公式

　　F=FN/β

　　式中F:視場(chǎng)直徑，FN：視場(chǎng)數(FieldNumber,簡(jiǎn)寫(xiě)為FN，標刻在目鏡的鏡筒外側)，β:物鏡放大率。

　　由公式可看出：

　　(1)視場(chǎng)直徑與視場(chǎng)數成正比。

　　(2)增大物鏡的倍數，則視場(chǎng)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。

　　6.覆蓋差

　　顯微鏡的光學(xué)系統也包括蓋玻片在內。由于蓋玻片的厚度不標準，光線(xiàn)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)生了相差，這就是覆蓋差。覆蓋差的產(chǎn)生影響了顯微鏡的成響質(zhì)量。

　　國際上規定，蓋玻片的標準厚度為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相差計算在內。物鏡外殼上標的0.17，即表明該物鏡所要求的蓋玻片的厚度。

　　7.工作距離WD

　　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)習慣所說(shuō)的調焦，實(shí)際上是調節工作距離。

　　在物鏡數值孔徑一定的情況下，工作距離短孔徑角則大。

　　數值孔徑大的高倍物鏡，其工作距離小。