奥林巴斯显微镜物镜的数值孔径和分辨率.pdf
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奥林巴斯显微镜物镜的数值孔径和分辨率显微镜物镜的数值孔径是其聚集的光,并在一个固定的物体距离解决细标本细节能力的量度。图像形成光波穿过试样和如图1所示的该锥形光的纵切片示出孔径角,是由物镜的焦距确定的值中的倒置锥体进入物镜。角μ是二分之一的孔径角(A)和涉及通过以下公式的数值孔径:数值孔径(NA)=n(sinμ)其中n是物镜的前透镜和样品盖玻璃,即从1.00范围为空气至1.51专门浸没油一个值之间的成像介质的折射率。许多作者用变量α为μ数值孔径公式所示。从这个方程很明显,当成像介质为空气(具有折射率,n=1.0),则数值孔径仅取决于角度μ的最大值为90°。角μ的sin,因此,具有(使用“干”显微镜物镜)的1.0(sin(90°)=1),这是用空气作为成像介质操作透镜的理论最大数值孔径的最大值。在实践中,但是,它是很难达到0.95以上的数值孔径值与干物镜。图2示出了一系列从变焦距和数值孔径的物镜导出的光锥。作为锥改变光的角度为7°μ增加,如图2(a)至图2的(c)60°,在数值孔径从0.12至0.87所得的增加,接近限制时空气是成像中。word文档可自由复制编辑通过检查数值孔径方程,很明显,折射率是在实现数值孔径大于1.0的限制因素。因此,为了获得更高的工作数值孔径,物镜的前透镜和试样之间的介质的折射率必须增加。显微镜物镜现在可以允许成像另类媒介,例如水(折射率=1.33),甘油(折射率=1.47),和浸油(折射率=1.51)。护理应符合这些物镜被用于防止当一个物镜是用比它的物镜是为不同的液浸介质中使用,这将产生不希望的伪影。我们建议显微镜从不使用专为浸油或者用甘油或水的物镜,虽然有几个新的物镜,最近出台了将与多个媒体合作。你应该向制造商咨询是否有任何怀疑。在60X和100X(或更高倍率)的放大倍率范围最物镜是设计用于浸油的使用。通过检查上面的数值孔径方程,我们发现,与浸油得到的最高理论数值孔径为1.51(当sin(μ)=1)。在实践中,然而,大多数油浸物镜为1.4的最大数值孔径,以最常用的数值孔径为1.0到1.35。物镜的数值孔径也依赖,在一定程度上,在校正光学象差的量。高度校正的物镜趋于如下表1所示,以具有更大的数值孔径为各个放大倍数。如果我们采取了一系列典型的10倍物镜为例,我们看到,平场校正的平场物镜,数值孔径增加对应校正色差和球面像差:平场消色差,NA=0.25;平场萤石,NA=0.30;并平场复消色差透镜,NA=0.45。物镜的数值孔径放大倍率消色差萤石复消色差(NA)(NA)(NA)0.5X0.025N/AN/A1X0.04N/AN/A2X0.06N/A0.104X0.100.130.2010X0.250.300.4520X0.400.500.7540X0.650.750.9540X(油)N/A1.301.0060X0.750.850.9560X(油)N/AN/A1.40100X(油)1.251.301.40150XN/AN/A0.90表格1示于表中的一系列类似倍率物镜跨越增加光学校正因子增加数值孔径的该特征保持在整个放大率范围内真正1.大多数制造商努力确保其物镜有最高的校正和数值孔径是可能为每个类的物镜。显微镜物镜的分辨率被定义为仍然可区分为两个独立的实体的检体的两个点之间的最小距离。分辨率是显微镜,因为在高放大倍率,图像可能会出现不清晰的,但仍然有点主观价值解析为物镜的最大能力。数值孔径确定一个物镜的分辨能力,但在显微镜系统的总分辨率也取决于载物台聚光的数值孔径。在整个系统的数值孔径越大,分辨率越高。显微镜光学系统的正确对准是非常重要的还以确保最大的分辨率。载物台聚光镜必须相对于数值孔径和孔径光阑为准确的光锥形成的调整相匹配的物镜。用于图像的检体的光的波长谱也是第一个决定性因素。比是较长波长更短的波长是能够word文档可自由复制编辑解决的细节在更大的程度的。有已被衍生来表达的数值孔径,波长,和分辨率之间的关系数方程:R=λ/2NA(1)R=0.61λ/NA(2)R=1.22λ/(NA(OBJ)+NA(条件))(3)其中R是分辨率(两个对象之间的最小可分辨的距离),NA等于数值孔径,λ等于波长,NA(OBJ)等于物镜的数值孔径,和NA(条件)是聚光镜的数值孔径。注意,等式(1)和(2)通过乘法因子,这是0.5公式(1)和0.61方程不同(2)。这些方程是基于许多因素(包括各种光学物理学家制成理论计算的)来解释的物镜和聚光镜的行为,并且不应当被认为任一项一般物理定律的绝对值。在一些情况下,如共焦和荧光显微镜,分辨率实际上可能超过置