光學檢測儀和激光干涉儀
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顯微物鏡是一種復雜的光學元件,通常由多個透鏡組成,它是顯微鏡中最重要的組成部分之一,決定了顯微鏡的分辨率和放大倍數(shù)。通常,我們很容易識別單個物鏡的屬性,因為每個顯微物鏡的鏡頭上都刻有大量信息,如圖1所示,下面我們就以典型60X平場消色差物鏡來對顯微物鏡的規(guī)格參數(shù)進行說明。
圖1 典型的60X平場消色差顯微物鏡
(一)制造商
物鏡制造商的名稱幾乎總是包含在物鏡中,圖1中所示的物鏡就是由一家日本的虛擬公司Nippon制成的。
(二)線性放大倍數(shù)
線性放大倍數(shù):顯微鏡物鏡的放大倍數(shù)是指物鏡的放大能力,即在特定的工作距離下,物鏡能夠使樣本放大的倍數(shù),常用的物鏡放大倍數(shù)有4X、10X、40X、100X等,在圖1中的復消色差物鏡的情況下,線性放大倍數(shù)為60X。
(三)數(shù)值孔徑(NA)
數(shù)字孔徑是物鏡的一個重要參數(shù),它與顯微鏡的分辨率密切相關(guān),數(shù)字孔徑越大,顯微鏡的分辨率越高,通常在物鏡的編號后會標注其數(shù)字孔徑,例如40X/0.65,表示40倍物鏡的數(shù)字孔徑為0.65,上面說明的60X復消色差物鏡的數(shù)值孔徑為1.4。
(四)機械筒長
顯微物鏡的機械筒長是指物鏡與樣本之間的距離,也就是顯微鏡管內(nèi)物鏡安裝位置到樣本的距離。鏡筒的長度通常在物鏡上標有固定長度的毫米數(shù)(160、170、210等),對于無限遠校正的顯微物鏡,鏡筒上標有無限遠符號(∞)。
(五)工作距離(WD)
這是標本聚焦時物鏡前透鏡與蓋玻片頂部之間的距離,在大多數(shù)情況下,物鏡的工作距離隨放大率的增加而減小,圖1中所示的物鏡的工作距離非常短,僅為0.21毫米。
(六)物鏡螺紋
顯微物鏡的物鏡螺紋是指連接物鏡與顯微鏡管的一種接口標準,也稱為接口規(guī)格,它是顯微鏡系統(tǒng)中的重要組成部分,不同的顯微鏡可能采用不同的物鏡螺紋標準。通常用于表示螺紋尺寸的縮寫是:RMS(皇家顯微學會物鏡螺紋),M25(公制25mm物鏡螺紋)和M32(公制32mm物鏡螺紋)。圖1中的物鏡的安裝螺紋直徑為20.32 mm,螺距為0.706,符合RMS標準。
(七)浸入介質(zhì)
顯微物鏡的浸入介質(zhì)是指在物鏡和樣品之間的介質(zhì),通常是液體或氣體,它可以提高顯微鏡的分辨率和放大倍數(shù),浸入介質(zhì)的折射率與樣品的折射率相近,能夠減小折射和散射,提高成像質(zhì)量。
(八)視場
顯微物鏡的視場是指在顯微鏡鏡頭下方的玻片上,能夠觀察到的圖像的直徑大小,通常以毫米或微米為單位。顯微物鏡的視場大小與物鏡焦距、物鏡放大倍數(shù)以及目鏡放大倍數(shù)等參數(shù)有關(guān)。
圖2 一些顯微物鏡及參數(shù)
顯微物鏡的一些參數(shù)之間存在著一些相互關(guān)系,下面介紹一下幾個比較重要的參數(shù)之間的關(guān)系:
(一)數(shù)值孔徑與分辨率之間的關(guān)系
數(shù)值孔徑越大,顯微物鏡的分辨率就越高,因為數(shù)值孔徑?jīng)Q定了顯微物鏡的能力,即可以將樣本中的細節(jié)信息聚焦在像平面上的程度。分辨率與數(shù)值孔徑有一個關(guān)系式,即分辨率 = 0.61 × λ / NA,其中λ是光的波長。
(二)工作距離與視場之間的關(guān)系
工作距離與視場成正比例關(guān)系,即工作距離越大,視場就越大。這是因為在固定的視場大小下,工作距離增加時,顯微物鏡與樣本之間的距離也會增加,從而使得樣本覆蓋的區(qū)域更廣闊。
(三)數(shù)值孔徑與工作距離之間的關(guān)系
數(shù)值孔徑與工作距離成反比例關(guān)系,即數(shù)值孔徑越大,工作距離越小。這是因為數(shù)值孔徑增加時,需要讓光線更聚焦才能達到更高的分辨率,因此需要減小工作距離來增加聚焦程度。