Optik mikroskobun verimliliği nasıl tanımlanır ve hesaplanır
1. Sayısal Açıklık
Sayısal açıklık NA olarak kısaltılır. Sayısal açıklık, objektif merceğin ve yoğunlaştırıcı merceğin ana teknik parametresidir ve her ikisinin de (özellikle objektif merceğin) performansını değerlendirmek için önemli bir göstergedir. Sayısal değerinin boyutu, sırasıyla objektif merceğin ve yoğunlaştırıcı merceğin kabuğunda işaretlenmiştir.
Sayısal açıklık (NA), objektifin ön merceği ile incelenecek nesne arasındaki ortamın kırılma indisinin (n) ve açıklık açısının (u) yarısının sinüsünün ürünüdür. Formül şu şekilde ifade edilir: NA=nsinu/2
"Ayna açısı" olarak da bilinen açıklık açısı, objektif merceğin optik ekseni üzerindeki nesne noktası ile objektif merceğin ön merceğinin etkin çapının oluşturduğu açıdır. Diyafram açısı ne kadar büyük olursa, objektife giren ışık o kadar parlak olur; bu, objektifin etkin çapıyla orantılı ve odak noktasından olan mesafeyle ters orantılıdır.
Mikroskop gözleminde NA değerini yükseltmek isteniyorsa açıklık açısı artırılamaz ve tek yol ortamın kırılma indisi n değerini artırmaktır. Bu prensibe dayanarak, suya daldırmalı objektif lens ve yağa daldırmalı objektif lens üretilir. Ortamın kırılma indisi n 1'den büyük olduğu için NA değeri 1'den büyük olabilir.
Maksimum sayısal açıklık, teorik ve teknik olarak sınır olan 1.4'tür. Şu anda, ortam olarak yüksek kırılma indisine sahip bronaftalin kullanılmaktadır. Bronaftalinin kırılma indisi 1,66'dır, dolayısıyla NA değeri 1,4'ten büyük olabilir.
Objektif merceğin sayısal açıklığının etkisine tam etki vermek için, kondansatörün NA değerinin gözlem sırasında objektif merceğin NA değerine eşit veya biraz daha büyük olması gerektiğine burada işaret edilmelidir.
Sayısal açıklık, diğer teknik parametrelerle yakın bir ilişkiye sahiptir ve neredeyse diğer teknik parametreleri belirler ve etkiler. Çözünürlükle orantılı, büyütmeyle orantılı ve odak derinliğiyle ters orantılıdır. NA değeri arttıkça görüş alanının genişliği ve çalışma mesafesi buna bağlı olarak azalacaktır.
2. Çözünürlük
Mikroskobun çözünürlüğü, "ayrım oranı" olarak da bilinen, mikroskop tarafından açıkça ayırt edilebilen iki nesne noktası arasındaki minimum mesafeyi ifade eder. Hesaplama formülü σ=λ/NA'dır.
burada σ minimum çözünürlük mesafesidir; λ, ışığın dalga boyudur; NA, objektif merceğin sayısal açıklığıdır. Görünür objektif merceğin çözünürlüğü, objektif merceğin NA değeri ve aydınlatma ışık kaynağının dalga boyu tarafından belirlenir. NA değeri ne kadar büyükse, aydınlatma ışığının dalga boyu o kadar kısa, σ değeri o kadar küçük ve çözünürlük o kadar yüksek olur.
Çözünürlüğü artırmak, yani σ değerini azaltmak için aşağıdaki önlemler alınabilir:
1. Dalga boyu λ değerini azaltın ve kısa dalga boylu bir ışık kaynağı kullanın.
2. NA değerini (NA=nsinu/2) artırmak için ortamın n değerini artırın.
3. NA değerini artırmak için açıklık açısı u değerini artırın.
4. Aydınlık ve karanlık arasındaki kontrastı artırın.
3. Büyütme ve etkili büyütme
Objektif merceğin ve oküler merceğin iki büyütmesi nedeniyle, mikroskobun toplam büyütmesi Γ, objektif merceği büyütmesi ile oküler büyütmesi Γ1'in çarpımı olmalıdır:
Γ= Γ1
Açıkçası, mikroskop büyüteçten çok daha yüksek büyütme oranına sahip olabilir ve mikroskobun büyütmesi, farklı büyütme oranlarına sahip objektif lensler ve göz mercekleri değiştirilerek kolayca değiştirilebilir.
Büyütme aynı zamanda mikroskobun önemli bir parametresidir, ancak büyütme ne kadar yüksek olursa o kadar iyi olduğuna körü körüne inanamazsınız. Mikroskop büyütmesinin sınırı etkin büyütmedir.
Çözünürlük ve büyütme iki farklı fakat ilişkili kavramdır. İlişkisel bir formül var: 500NA<><>
Seçilen objektif merceğin sayısal açıklığı yeterince büyük olmadığında, yani çözünürlüğü yeterince yüksek olmadığında, mikroskop cismin ince yapısını ayırt edemez. Bu sırada, büyütme aşırı artırılsa bile, yalnızca ana hatları büyük, ancak ayrıntıları net olmayan bir görüntü elde edilebilir. , etkisiz büyütme olarak adlandırılır. Öte yandan, çözünürlük gereksinimleri karşılıyorsa ve büyütme yetersizse, mikroskobun çözme yeteneği vardır, ancak görüntü insan gözü tarafından net bir şekilde görülemeyecek kadar küçüktür. Bu nedenle, mikroskobun çözme gücüne tam anlamıyla yer vermek için sayısal açıklık, mikroskobun toplam büyütmesiyle makul bir şekilde eşleştirilmelidir.
4. Odak derinliği
Odak derinliği, odak derinliğinin kısaltmasıdır, yani mikroskop kullanıldığında odak bir nesne üzerinde olduğunda sadece nokta düzlemindeki noktalar net bir şekilde görülemez, aynı zamanda belirli bir kalınlık dahilinde de görülebilir. düzlemin üstünde ve altında. Açıkçası, bu net parçanın kalınlığı odak derinliğidir. Odak derinliği geniş olduğunda, incelenecek nesnenin tüm katmanı görülebilirken, odak derinliği küçük olduğunda incelenecek nesnenin yalnızca ince bir katmanı görülebilir. Odak derinliği, diğer teknik parametrelerle aşağıdaki ilişkiye sahiptir:
1. Odak derinliği, toplam büyütme ve hedefin sayısal açıklığı ile ters orantılıdır.
2. Odak derinliği fazladır ve çözünürlük azalır.
Düşük büyütmeli objektif merceğin geniş alan derinliği nedeniyle, düşük büyütmeli objektif merceğiyle fotoğraf çekmek zordur. Detaylar fotomikrograflarda anlatılacaktır.
Beş, görüş alanının çapı (FieldOfView)
Mikroskopla bakıldığında görülen parlak dairesel alana görüş alanı adı verilir ve boyutu mercekteki alan diyaframı tarafından belirlenir.
Görüş alanının çapı aynı zamanda görüş alanının genişliği olarak da adlandırılır; bu, inceleme altındaki nesnenin mikroskop altında görülen dairesel görüş alanına yerleştirilebilecek gerçek aralığını ifade eder. Görüş alanının çapı ne kadar büyük olursa, gözlemlenmesi o kadar kolay olur.
Formül var:
F=FN/
burada F, görüş alanının çapıdır;
FN-alan numarası (FieldNumber, FN olarak kısaltılır, mercek merceğinin dış tarafında işaretlenir);
- objektif büyütme.
Formülden görülebilir:
1. Görüş alanının çapı, görüş alanı sayısıyla orantılıdır.
2. Objektif merceğin katını artırmak, görüş alanının çapını azaltır. Bu nedenle, incelenen nesnenin tüm resmini düşük güçlü bir mercek altında görebilir ve onu yüksek güçlü bir objektif mercekle değiştirirseniz, incelenen nesnenin yalnızca küçük bir bölümünü görebilirsiniz.
6. Yetersiz kapsam
Mikroskobun optik sistemi aynı zamanda lameli de içerir. Kapak camının standart olmayan kalınlığı nedeniyle, ışık kapak camından havaya girdikten sonra ışık yolu değişir ve kırılır, bu da zayıf kapsama alanı olan bir faz farkına neden olur. Zayıf kapsama alanı, mikroskobun ses kalitesini etkiler.
Uluslararası olarak, kapak camının standart kalınlığı {{0}},17 mm'dir ve izin verilen aralık 0,16-0,18 mm'dir. Bu kalınlık aralığındaki fark, objektif merceğin imalatında hesaplanmıştır. Objektif merceği yuvasında işaretlenen 0,17, objektif merceği için gereken koruyucu cam kalınlığını gösterir.
7. Çalışma mesafesi WD
Çalışma mesafesi, objektif merceğin ön merceğinin yüzeyi ile incelenecek nesne arasındaki mesafeyi ifade eden nesne mesafesi olarak da adlandırılır. Mikroskop incelemesi sırasında, incelenecek nesne objektif merceğin odak uzunluğunun bir ila iki katı arasında olmalıdır. Bu nedenle, o ve odak uzaklığı iki kavramdır. Genelde odaklanma dediğimiz şey aslında çalışma mesafesini ayarlamaktır.
Objektif merceğin sayısal açıklığı sabit olduğunda, çalışma mesafesi kısa ve açıklık açısı büyüktür.
Büyük sayısal açıklık ve küçük çalışma mesafesi ile yüksek büyütme hedefi
