พารามิเตอร์ทางเทคนิคทางแสงที่สำคัญของกล้องจุลทรรศน์
ในการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ ผู้คนมักหวังว่าจะได้ภาพในอุดมคติที่ชัดเจนและสว่าง ซึ่งต้องใช้พารามิเตอร์ทางเทคนิคเชิงแสงของกล้องจุลทรรศน์เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนด และกำหนดให้เมื่อใช้งาน จะต้องประสานงานตามวัตถุประสงค์ของการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์และ สถานการณ์จริง ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ ด้วยวิธีนี้เท่านั้นที่เราสามารถให้ประสิทธิภาพที่เหมาะสมของกล้องจุลทรรศน์อย่างเต็มที่และได้ผลการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่น่าพอใจ
พารามิเตอร์ทางเทคนิคเชิงแสงของกล้องจุลทรรศน์ประกอบด้วย: ตัวเลขรูรับแสง ความละเอียด กำลังขยาย ความลึกของโฟกัส ความกว้างของขอบเขตการมองเห็น ความครอบคลุมที่ไม่ดี ระยะการทำงาน ฯลฯ พารามิเตอร์เหล่านี้ไม่ได้ยิ่งสูงยิ่งดีเท่านั้น พวกมันมีความสัมพันธ์กันและจำกัดแต่ละพารามิเตอร์ อื่นๆ เมื่อใช้ ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ควรประสานกันตามวัตถุประสงค์ของการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์และสถานการณ์จริง แต่ความละเอียดควรมีผลเหนือกว่า
1. รูรับแสงตัวเลข
ตัวเลขรูรับแสงเรียกโดยย่อว่า NA รูรับแสงที่เป็นตัวเลขเป็นพารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักของเลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์คอนเดนเซอร์ และเป็นสัญลักษณ์สำคัญในการตัดสินประสิทธิภาพของทั้งสองอย่าง (โดยเฉพาะสำหรับเลนส์ใกล้วัตถุ) ขนาดของค่าตัวเลขจะถูกทำเครื่องหมายไว้บนปลอกของเลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์คอนเดนเซอร์ตามลำดับ
รูรับแสงเชิงตัวเลข (NA) เป็นผลคูณของดัชนีการหักเหของแสง (n) ของตัวกลางระหว่างเลนส์ด้านหน้าของเลนส์ใกล้วัตถุกับวัตถุที่จะตรวจสอบ และค่าไซน์ของครึ่งหนึ่งของมุมรูรับแสง (u) สูตรมีดังนี้: NA=nsinu/2
มุมรูรับแสง หรือที่เรียกว่า "มุมปากกระจก" คือมุมที่เกิดจากจุดของวัตถุบนแกนออพติคอลของเลนส์ใกล้วัตถุและเส้นผ่านศูนย์กลางใช้งานจริงของเลนส์ด้านหน้าของเลนส์ใกล้วัตถุ ยิ่งมีมุมรับแสงมากเท่าใด ฟลักซ์แสงที่เข้าสู่เลนส์ใกล้วัตถุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งจะแปรผันตามเส้นผ่านศูนย์กลางใช้งานจริงของเลนส์ใกล้วัตถุและแปรผกผันกับระยะห่างของจุดโฟกัส
เมื่อสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ หากต้องการเพิ่มค่า NA จะไม่สามารถเพิ่มมุมรูรับแสงได้ วิธีเดียวคือเพิ่มค่าดัชนีหักเห n ของตัวกลาง ด้วยหลักการนี้ จึงผลิตเลนส์ใกล้วัตถุสำหรับแช่น้ำและเลนส์ใกล้วัตถุสำหรับแช่น้ำมัน เนื่องจากค่าดัชนีการหักเหของแสง n ของตัวกลางมีค่ามากกว่า 1 ค่า NA จึงมีค่ามากกว่า 1 ได้
ตัวเลขรูรับแสงสูงสุดคือ 1.4 ซึ่งถึงขีดจำกัดทั้งทางทฤษฎีและทางเทคนิคแล้ว ปัจจุบันมีการใช้โบรโมแนฟทาลีนที่มีค่าดัชนีการหักเหของแสงสูงเป็นสื่อกลาง ค่าดัชนีการหักเหของแสงโบรโมแนฟทาลีนอยู่ที่ 1.66 ดังนั้นค่า NA จึงมีค่ามากกว่า 1.4 ได้
ในที่นี้ต้องเน้นย้ำว่าเพื่อให้แสดงบทบาทของรูรับแสงที่เป็นตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุได้อย่างเต็มที่ ค่า NA ของเลนส์คอนเดนเซอร์ควรเท่ากับหรือมากกว่าค่าของเลนส์ใกล้วัตถุเล็กน้อยระหว่างการสังเกต
รูรับแสงที่เป็นตัวเลขมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับพารามิเตอร์ทางเทคนิคอื่นๆ และเกือบจะเป็นตัวกำหนดและมีอิทธิพลต่อพารามิเตอร์ทางเทคนิคอื่นๆ เป็นสัดส่วนกับความละเอียด สัดส่วนกับการขยาย และแปรผกผันกับความลึกของโฟกัส เมื่อค่า NA เพิ่มขึ้น ความกว้างของขอบเขตการมองเห็นและระยะการทำงานจะลดลงตามไปด้วย
2. ความละเอียด
ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์หมายถึงระยะห่างขั้นต่ำระหว่างจุดวัตถุสองจุดที่สามารถแยกความแตกต่างได้อย่างชัดเจนด้วยกล้องจุลทรรศน์ หรือที่เรียกว่า "อัตราการเลือกปฏิบัติ" สูตรการคำนวณคือ σ=λ/NA
โดยที่ σ คือระยะความละเอียดขั้นต่ำ λ คือความยาวคลื่นของแสง NA คือตัวเลขรูรับแสงของเลนส์ใกล้วัตถุ ความละเอียดของเลนส์ใกล้วัตถุที่มองเห็นได้ถูกกำหนดโดยปัจจัยสองประการ ได้แก่ ค่า NA ของเลนส์ใกล้วัตถุและความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสง ยิ่งค่า NA มากเท่าใด ความยาวคลื่นของแสงส่องสว่างก็จะยิ่งสั้นลง และค่า σ ยิ่งน้อยลง ความละเอียดก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
หากต้องการเพิ่มความละเอียด เช่น ลดค่าของ σ คุณสามารถใช้มาตรการต่อไปนี้ได้
(1) ลดค่าความยาวคลื่น λ และใช้แหล่งกำเนิดแสงที่มีความยาวคลื่นสั้น
(2) เพิ่มค่า n สื่อเพื่อเพิ่มค่า NA (NA=nsinu/2)
(3) เพิ่มค่า u ของมุมรูรับแสงเพื่อเพิ่มค่า NA
(4) เพิ่มความคมชัดระหว่างสว่างและมืด
