คำอธิบายโดยละเอียดของพารามิเตอร์ทั้งเจ็ดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

คำอธิบายโดยละเอียดของพารามิเตอร์ทั้งเจ็ดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

ในระหว่างการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ ผู้คนมักหวังว่าจะได้ภาพในอุดมคติที่ชัดเจนและสว่าง ซึ่งต้องใช้พารามิเตอร์ทางเทคนิคเชิงแสงของกล้องจุลทรรศน์เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานที่แน่นอน และกำหนดให้เมื่อใช้งาน จะต้องประสานงานตามวัตถุประสงค์ของการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์และตามความเป็นจริง ความสัมพันธ์ของสถานการณ์ระหว่างพารามิเตอร์ ด้วยวิธีนี้เท่านั้นที่เราสามารถให้ประสิทธิภาพที่เหมาะสมของกล้องจุลทรรศน์อย่างเต็มที่และได้ผลการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่น่าพอใจ

พารามิเตอร์ทางเทคนิคเชิงแสงของกล้องจุลทรรศน์ประกอบด้วย: ตัวเลขรูรับแสง ความละเอียด กำลังขยาย ความลึกของโฟกัส ความกว้างของขอบเขตการมองเห็น ความครอบคลุมต่ำ ระยะการทำงาน ฯลฯ พารามิเตอร์เหล่านี้ไม่ได้ยิ่งสูงยิ่งดีเสมอไป พวกเขามีข้อ จำกัด ซึ่งกันและกัน เมื่อใช้ ควรประสานความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ตามวัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์และสถานการณ์จริง แต่ควรรับประกันความละเอียด

1. รูรับแสงตัวเลข

ตัวเลขรูรับแสงเรียกโดยย่อว่า NA รูรับแสงที่เป็นตัวเลขเป็นพารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักของเลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์คอนเดนเซอร์ และเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญในการตัดสินประสิทธิภาพของทั้งสองอย่าง (โดยเฉพาะสำหรับเลนส์ใกล้วัตถุ) ขนาดของค่าตัวเลขถูกทำเครื่องหมายไว้บนเปลือกของเลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์คอนเดนเซอร์ตามลำดับ

ตัวเลขรูรับแสง (NA) เป็นผลคูณของดัชนีการหักเหของแสง (n) ของตัวกลางระหว่างเลนส์ด้านหน้าของเลนส์ใกล้วัตถุกับวัตถุที่จะตรวจสอบ และค่าไซน์ของครึ่งหนึ่งของมุมรูรับแสง (u) สูตรจะแสดงดังนี้: NA=nsinu/2

มุมรับแสง หรือที่เรียกว่า "มุมกระจก" คือมุมที่เกิดจากจุดของวัตถุบนแกนออพติคอลของเลนส์ใกล้วัตถุและเส้นผ่านศูนย์กลางใช้งานจริงของเลนส์ด้านหน้าของเลนส์ใกล้วัตถุ ยิ่งมีมุมรับแสงมากเท่าใด แสงที่เข้าสู่วัตถุก็จะยิ่งสว่างมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งเป็นสัดส่วนกับเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใช้งานจริงของวัตถุ และแปรผกผันกับระยะห่างจากจุดโฟกัส

ระหว่างการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ หากคุณต้องการเพิ่มค่า NA จะไม่สามารถเพิ่มมุมรูรับแสงได้ วิธีเดียวคือเพิ่มค่าดัชนีหักเห n ของตัวกลาง ตามหลักการนี้ เลนส์ใกล้วัตถุสำหรับแช่น้ำและเลนส์ใกล้วัตถุสำหรับแช่น้ำมันจะผลิตขึ้นตามหลักการนี้ เนื่องจากดัชนีการหักเหของแสง n ของตัวกลางมีค่ามากกว่า 1 ค่า NA จึงมีค่ามากกว่า 1 ได้

ค่ารูรับแสงที่เป็นตัวเลขสูงสุดคือ 1.4 ซึ่งถึงขีดจำกัดทั้งทางทฤษฎีและทางเทคนิคแล้ว ปัจจุบันใช้โบรแนฟทาลีนที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูงเป็นตัวกลาง ดัชนีการหักเหของแสงของโบรแนฟทาลีนคือ 1.66 ดังนั้นค่า NA อาจมากกว่า 1.4

ต้องชี้ให้เห็นที่นี่ว่าเพื่อให้เล่นเต็มที่กับเอฟเฟ็กต์ของรูรับแสงที่เป็นตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุ ค่า NA ของคอนเดนเซอร์ควรเท่ากับหรือมากกว่าค่า NA ของเลนส์ใกล้วัตถุเล็กน้อยระหว่างการสังเกต

รูรับแสงที่เป็นตัวเลขมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับพารามิเตอร์ทางเทคนิคอื่นๆ และเกือบจะเป็นตัวกำหนดและส่งผลต่อพารามิเตอร์ทางเทคนิคอื่นๆ เป็นสัดส่วนกับความละเอียด สัดส่วนกับการขยาย และแปรผกผันกับความลึกของโฟกัส เมื่อค่า NA เพิ่มขึ้น ความกว้างของขอบเขตการมองเห็นและระยะการทำงานจะลดลงตามไปด้วย

2. ความละเอียด

ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์หมายถึงระยะห่างที่น้อยที่สุดระหว่างจุดวัตถุสองจุดที่สามารถแยกความแตกต่างได้อย่างชัดเจนด้วยกล้องจุลทรรศน์ หรือที่เรียกว่า "อัตราการเลือกปฏิบัติ" สูตรการคำนวณคือ σ=λ/NA

โดยที่ σ คือระยะความละเอียดขั้นต่ำ λ คือความยาวคลื่นของแสง NA คือตัวเลขรูรับแสงของเลนส์ใกล้วัตถุ ความละเอียดของเลนส์ใกล้วัตถุที่มองเห็นถูกกำหนดโดยค่า NA ของเลนส์ใกล้วัตถุและความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสงที่ให้แสงสว่าง ยิ่งค่า NA มากเท่าใด ความยาวคลื่นของแสงส่องสว่างก็จะสั้นลง ค่า σ ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น และความละเอียดก็จะยิ่งสูงขึ้น

ในการปรับปรุงความละเอียด ซึ่งก็คือการลดค่า σ คุณสามารถใช้มาตรการต่อไปนี้ได้

(1) ลดความยาวคลื่น λ และใช้แหล่งกำเนิดแสงที่มีความยาวคลื่นสั้น

(2) เพิ่มค่า n ของตัวกลางเพื่อเพิ่มค่า NA (NA=nsinu/2)

(3) เพิ่มค่า u ของมุมรูรับแสงเพื่อเพิ่มค่า NA

(4) เพิ่มความคมชัดระหว่างสว่างและมืด

3. การขยายและการขยายที่มีประสิทธิภาพ

เนื่องจากกำลังขยายสองเท่าของเลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์ใกล้ตา กำลังขยายทั้งหมด Γ ของกล้องจุลทรรศน์ควรเป็นผลคูณของกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุและกำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา Γ1:

Γ= Γ1

เห็นได้ชัดว่า กล้องจุลทรรศน์สามารถมีกำลังขยายที่สูงกว่าแว่นขยายมาก และสามารถเปลี่ยนกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์ได้ง่ายโดยการเปลี่ยนเลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์ใกล้ตาที่มีกำลังขยายต่างกัน

กำลังขยายยังเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญของกล้องจุลทรรศน์ แต่เราไม่สามารถเชื่อได้อย่างสุ่มสี่สุ่มห้าว่ากำลังขยายยิ่งสูงยิ่งดี ขีดจำกัดของกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์คือกำลังขยายที่มีประสิทธิภาพ

ความละเอียดและการขยายเป็นสองแนวคิดที่แตกต่างกันแต่ใช้ร่วมกันไม่ได้ มีสูตรสัมพันธ์: 500NA<><>

เมื่อรูรับแสงตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุที่เลือกไม่ใหญ่พอ นั่นคือ ความละเอียดไม่สูงพอ กล้องจุลทรรศน์จะไม่สามารถแยกความแตกต่างของโครงสร้างที่ละเอียดของวัตถุได้ ในขณะนี้ แม้ว่ากำลังขยายจะเพิ่มขึ้นมากเกินไป ก็สามารถรับเฉพาะภาพที่มีโครงร่างขนาดใหญ่แต่รายละเอียดไม่ชัดเจนเท่านั้น เรียกว่าการขยายไม่ได้ผล ในทางกลับกัน หากความละเอียดตรงตามข้อกำหนดและกำลังขยายไม่เพียงพอ กล้องจุลทรรศน์มีความสามารถในการแก้ไข แต่ภาพมีขนาดเล็กเกินไปที่ตามนุษย์จะมองเห็นได้ชัดเจน ดังนั้น เพื่อให้ใช้กำลังการแยกภาพของกล้องจุลทรรศน์ได้อย่างเต็มที่ ตัวเลขรูรับแสงควรตรงกับกำลังขยายทั้งหมดของกล้องจุลทรรศน์อย่างสมเหตุสมผล

4. ระยะชัดลึก

ความลึกของโฟกัสเป็นตัวย่อของความลึกของโฟกัส กล่าวคือ เมื่อใช้กล้องจุลทรรศน์ เมื่อโฟกัสที่วัตถุ ไม่เพียงแต่จุดบนระนาบของจุดเท่านั้นที่สามารถมองเห็นได้ชัดเจน แต่ยังอยู่ในความหนาที่แน่นอน ด้านบนและด้านล่างของเครื่องบิน ความหนาของส่วนที่ชัดเจนนี้คือความลึกของการโฟกัส เมื่อความลึกของโฟกัสมาก จะสามารถเห็นชั้นทั้งหมดของวัตถุที่จะตรวจสอบ ในขณะที่เมื่อความลึกของโฟกัสมีขนาดเล็ก จะเห็นเพียงชั้นบางๆ ของวัตถุที่จะตรวจสอบเท่านั้น ความชัดลึกของโฟกัสมีความสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ทางเทคนิคอื่นๆ ดังต่อไปนี้:

(1) ระยะชัดลึกแปรผกผันกับกำลังขยายทั้งหมดและรูรับแสงตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุ

(2) ระยะชัดลึกใหญ่และความละเอียดลดลง

เนื่องจากระยะชัดลึกที่มากของเลนส์ใกล้วัตถุที่มีกำลังขยายต่ำ จึงเป็นเรื่องยากที่จะถ่ายภาพด้วยเลนส์ใกล้วัตถุที่มีกำลังขยายต่ำ รายละเอียดจะอธิบายไว้ในโฟโตไมโครกราฟ

5. มุมมอง (FieldOfView)

เมื่อสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ พื้นที่วงกลมสว่างที่มองเห็นเรียกว่าขอบเขตการมองเห็น และขนาดของมันจะกำหนดโดยไดอะแฟรมของช่องมองภาพที่ช่องมองภาพ

เส้นผ่านศูนย์กลางของขอบเขตการมองเห็นเรียกอีกอย่างว่าความกว้างของขอบเขตการมองเห็น ซึ่งหมายถึงช่วงจริงของวัตถุภายใต้การตรวจสอบที่สามารถอยู่ในขอบเขตการมองเห็นวงกลมที่มองเห็นภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ยิ่งขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของมุมมองภาพใหญ่ขึ้นเท่าใด ก็ยิ่งสังเกตได้ง่ายขึ้นเท่านั้น

มีสูตร F=FN/

ในสูตร F: เส้นผ่านศูนย์กลางของขอบเขตการมองเห็น FN: จำนวนขอบเขตการมองเห็น (FieldNumber ย่อเป็น FN ทำเครื่องหมายที่ด้านนอกของกระบอกเลนส์ของเลนส์ตา) : กำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ .

ดูได้จากสูตร:

(1) เส้นผ่านศูนย์กลางของขอบเขตการมองเห็นเป็นสัดส่วนกับจำนวนขอบเขตการมองเห็น

(2) การเพิ่มเลนส์ใกล้วัตถุหลายตัวจะลดเส้นผ่านศูนย์กลางของขอบเขตการมองเห็น ดังนั้น หากคุณสามารถเห็นภาพรวมทั้งหมดของวัตถุที่ตรวจสอบภายใต้เลนส์กำลังต่ำ และแทนที่ด้วยเลนส์ใกล้วัตถุกำลังสูง คุณจะมองเห็นวัตถุที่ตรวจสอบเพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้น

6. ความคุ้มครองไม่ดี

ระบบแสงของกล้องจุลทรรศน์ยังรวมถึงกระจกครอบด้วย เนื่องจากความหนาของกระจกครอบที่ไม่ได้มาตรฐาน เส้นทางของแสงหลังจากแสงเข้าสู่อากาศจากกระจกครอบจะเกิดการหักเหของแสง ส่งผลให้เกิดความแตกต่างของเฟส ซึ่งเป็นการครอบคลุมที่ไม่ดี การครอบคลุมที่ไม่ดีส่งผลต่อคุณภาพเสียงของกล้องจุลทรรศน์

ในระดับสากล ความหนามาตรฐานของกระจกครอบคือ {{0}}.17 มม. และระยะที่อนุญาตคือ 0.16-0.18 มม. ในการผลิตเลนส์ใกล้วัตถุ จะมีการคำนวณความคลาดเคลื่อนในช่วงความหนานี้ เครื่องหมาย 0.17 บนตัวเรือนเลนส์ใกล้วัตถุระบุความหนาที่ต้องการของกระจกครอบสำหรับเลนส์ใกล้วัตถุ

7. ระยะการทำงาน WD

ระยะการทำงานเรียกอีกอย่างว่าระยะวัตถุ ซึ่งหมายถึงระยะห่างระหว่างพื้นผิวของเลนส์ด้านหน้าของเลนส์ใกล้วัตถุกับวัตถุที่จะตรวจสอบ ในระหว่างการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ วัตถุที่จะตรวจสอบควรอยู่ระหว่างหนึ่งถึงสองเท่าของทางยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ ดังนั้น มันและความยาวโฟกัสจึงเป็นสองแนวคิด สิ่งที่เรามักจะเรียกว่าการโฟกัสคือการปรับระยะการทำงาน

เมื่อรูรับแสงตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุคงที่ ระยะการทำงานจะสั้นและมุมรูรับแสงจะกว้าง

เลนส์ใกล้วัตถุกำลังสูงที่มีรูรับแสงตัวเลขขนาดใหญ่มีระยะการทำงานน้อย