Explicação detalhada dos sete parâmetros do microscópio óptico
Na inspeção microscópica, as pessoas sempre esperam ter uma imagem ideal nítida e brilhante, o que exige que os parâmetros técnicos ópticos do microscópio atendam a certos padrões e exige que, ao usá-lo, seja coordenado de acordo com a finalidade da inspeção microscópica e o situação real A relação entre os parâmetros. Somente desta forma podemos dar o máximo desempenho ao microscópio e obter resultados de inspeção microscópica satisfatórios.
Os parâmetros técnicos ópticos do microscópio incluem: abertura numérica, resolução, ampliação, profundidade de foco, largura do campo de visão, cobertura ruim, distância de trabalho, etc. Esses parâmetros nem sempre são tão altos quanto possível e são mutuamente restritivos. Ao usá-los, a relação entre os parâmetros deve ser coordenada de acordo com a finalidade da inspeção do microscópio e a situação real, mas a resolução deve prevalecer.
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1. Abertura numérica
A abertura numérica é abreviada como NA. A abertura numérica é o principal parâmetro técnico da lente objetiva e da lente condensadora, e é um símbolo importante para avaliar o desempenho de ambas (especialmente para lentes objetivas). O tamanho de seu valor numérico é marcado respectivamente no invólucro da lente objetiva e da lente condensadora.
A abertura numérica (NA) é o produto do índice de refração (n) do meio entre a lente frontal da objetiva e o objeto a ser inspecionado e o seno da metade do ângulo de abertura (u). A fórmula é a seguinte: NA=nsinu/2
O ângulo de abertura, também conhecido como "ângulo da boca do espelho", é o ângulo formado pelo ponto do objeto no eixo óptico da lente objetiva e o diâmetro efetivo da lente frontal da lente objetiva. Quanto maior o ângulo de abertura, maior o fluxo de luz que entra na lente objetiva, que é proporcional ao diâmetro efetivo da lente objetiva e inversamente proporcional à distância do ponto focal.
Ao observar com um microscópio, se você quiser aumentar o valor NA, o ângulo de abertura não pode ser aumentado. A única maneira é aumentar o valor n do índice de refração do meio. Com base neste princípio, são produzidas lentes objetivas de imersão em água e lentes objetivas de imersão em óleo. Como o valor do índice de refração n do meio é maior que 1, o valor NA pode ser maior que 1.
O valor máximo da abertura numérica é 1,4, que atingiu o limite tanto teórica quanto tecnicamente. Atualmente, o bromonaftaleno com alto índice de refração é usado como meio. O índice de refração do bromonaftaleno é 1,66, então o valor NA pode ser maior que 1,4.
Deve-se ressaltar aqui que, para desempenhar plenamente o papel da abertura numérica da lente objetiva, o valor NA da lente condensadora deve ser igual ou ligeiramente maior que o valor NA da lente objetiva durante a observação.
A abertura numérica está intimamente relacionada a outros parâmetros técnicos e quase determina e influencia outros parâmetros técnicos. É proporcional à resolução, proporcional à ampliação e inversamente proporcional à profundidade de foco. À medida que o valor de NA aumenta, a largura do campo de visão e a distância de trabalho também diminuem.
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2. Resolução
A resolução do microscópio refere-se à distância mínima entre dois pontos do objeto que podem ser claramente distinguidos pelo microscópio, também conhecida como "taxa de discriminação". Sua fórmula de cálculo é σ=λ/NA
Na fórmula, σ é a distância mínima de resolução; λ é o comprimento de onda da luz; NA é a abertura numérica da lente objetiva. A resolução da lente objetiva visível é determinada por dois fatores: o valor NA da lente objetiva e o comprimento de onda da fonte de iluminação. Quanto maior o valor NA, menor o comprimento de onda da luz de iluminação e quanto menor o valor σ, maior a resolução.
Para melhorar a resolução, ou seja, reduzir o valor de σ, as seguintes medidas podem ser tomadas
(1) Reduza o valor do comprimento de onda λ e use uma fonte de luz de comprimento de onda curto.
(2) Aumente o valor de n médio para aumentar o valor de NA (NA=nsinu/2).
(3) Aumente o valor do ângulo de abertura u para aumentar o valor NA.
(4) Aumente o contraste entre claro e escuro.
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3. Ampliação e ampliação efetiva
Devido à dupla ampliação da objetiva e da ocular, a ampliação total Γ do microscópio deve ser o produto da ampliação da objetiva e da ampliação da ocular Γ1:
Γ= Γ1
Obviamente, em comparação com a lupa, o microscópio pode ter uma ampliação muito maior, e a ampliação do microscópio pode ser facilmente alterada trocando lentes objetivas e oculares com diferentes ampliações.
A ampliação também é um parâmetro importante do microscópio, mas não se pode acreditar cegamente que quanto maior a ampliação, melhor. O limite da ampliação do microscópio é a ampliação efetiva.
Resolução e ampliação são dois conceitos diferentes, mas mutuamente relacionados. Fórmula relacional: 500NA<>
Quando a abertura numérica da lente objetiva selecionada não é grande o suficiente, ou seja, a resolução não é alta o suficiente, o microscópio não consegue distinguir a estrutura fina do objeto. Neste momento, mesmo que a ampliação seja excessivamente aumentada, a imagem obtida pode ser apenas uma imagem com um grande contorno, mas com detalhes pouco claros. , chamada de ampliação inválida. Por outro lado, se a resolução atende aos requisitos, mas a ampliação é insuficiente, o microscópio tem a capacidade de resolver, mas a imagem ainda é muito pequena para ser vista claramente pelos olhos humanos. Portanto, a fim de dar total desempenho ao poder de resolução do microscópio, a abertura numérica deve corresponder razoavelmente à ampliação total do microscópio.
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4. Profundidade de foco
Depth of focus é a abreviação de depth of focus, ou seja, ao usar um microscópio, quando o foco está em um determinado objeto, não só todos os pontos no plano desse ponto podem ser vistos com nitidez, mas também dentro de uma certa espessura acima e abaixo do plano. Para ficar claro, a espessura dessa parte clara é a profundidade do foco. Se a profundidade de foco for grande, você poderá ver toda a camada do objeto sob inspeção, enquanto se a profundidade de foco for pequena, você poderá ver apenas uma camada fina do objeto sob inspeção. A profundidade de foco tem a seguinte relação com outros parâmetros técnicos:
(1) A profundidade de foco é inversamente proporcional à ampliação total e à abertura numérica da lente objetiva.
(2) Quanto maior a profundidade de foco, menor a resolução.
Devido à grande profundidade de campo da lente objetiva de baixa ampliação, é difícil tirar fotos com a lente objetiva de baixa ampliação. Isso será descrito com mais detalhes em fotomicrografias.
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5. Diâmetro do campo de visão (FieldOfView)
Ao observar um microscópio, a área circular brilhante vista é chamada de campo de visão e seu tamanho é determinado pelo diafragma de campo na ocular.
O diâmetro do campo de visão também é chamado de largura do campo de visão, que se refere ao alcance real do objeto inspecionado que pode ser acomodado no campo de visão circular visto ao microscópio. Quanto maior o diâmetro do campo de visão, mais fácil é observar.
Existe uma fórmula F=FN/
Na fórmula, F: diâmetro do campo, FN: número do campo (FieldNumber, abreviado como FN, marcado na parte externa do corpo da ocular), : ampliação da lente objetiva.
Pode ser visto pela fórmula:
(1) O diâmetro do campo de visão é proporcional ao número de campos de visão.
(2) Aumentar o múltiplo da lente objetiva reduz o diâmetro do campo de visão. Portanto, se você puder ver toda a imagem do objeto inspecionado sob a lente de baixa potência e mudar para uma lente objetiva de alta potência, poderá ver apenas uma pequena parte do objeto inspecionado.
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6. Pouca cobertura
O sistema óptico do microscópio também inclui o vidro de cobertura. Devido à espessura não padronizada do vidro de cobertura, o caminho óptico da luz após entrar no ar do vidro de cobertura é alterado, resultando em uma diferença de fase, que é uma cobertura ruim. A geração de cobertura ruim afeta a qualidade do som do microscópio.
De acordo com os regulamentos internacionais, a espessura padrão do vidro de cobertura é {{0}},17 mm, e o intervalo permitido é 0,16-0,18 mm. A diferença de fase desta faixa de espessura foi levada em consideração na fabricação da lente objetiva. O 0,17 marcado no invólucro da lente objetiva indica a espessura da tampa de vidro necessária para a lente objetiva.
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7. Distância de trabalho WD
A distância de trabalho também é chamada de distância do objeto, que se refere à distância da superfície da lente frontal da lente objetiva ao objeto a ser inspecionado. Durante a inspeção do microscópio, o objeto a ser inspecionado deve estar entre uma e duas vezes a distância focal da lente objetiva. Portanto, ele e a distância focal são dois conceitos. O que geralmente é chamado de foco é, na verdade, o ajuste da distância de trabalho.
Quando a abertura numérica da lente objetiva é constante, o ângulo de abertura é maior quando a distância de trabalho é menor.
Uma lente objetiva de alta potência com uma grande abertura numérica tem uma pequena distância de trabalho.
