光学顕微鏡の7つのパラメータを詳しく解説
顕微鏡検査中、人々は常に鮮明で明るい理想的な画像を望んでいます。これには、顕微鏡の光学技術パラメーターが特定の基準を満たす必要があり、使用時には、顕微鏡検査の目的と実際の画像に従って調整する必要があります。パラメータ間の状況関係。 そうして初めて、顕微鏡の性能を十分に発揮し、満足のいく顕微鏡検査結果を得ることができます。
顕微鏡の光学技術パラメータには、開口数、解像度、倍率、焦点深度、視野の幅、カバレッジの悪さ、作動距離などがあります。これらのパラメータは、常に高いほど良いとは限りません。 それらは相互に制限的です。 使用にあたっては、顕微鏡の目的と実際の状況に応じてパラメータ間の関係を調整する必要がありますが、分解能は保証する必要があります。
1.開口数
開口数はNAと略されます。 開口数は、対物レンズと集光レンズの主要な技術パラメータであり、両方の性能を判断する重要な指標です (特に対物レンズ)。 数値の大きさは、対物レンズと集光レンズのシェルにそれぞれ刻印されています。
開口数 (NA) は、対物レンズの前面レンズと検査対象物との間の媒質の屈折率 (n) と開口角 (u) の半分のサインの積です。 式は次のように表されます: NA=nsinu/2
「ミラー角」とも呼ばれる開口角は、対物レンズの光軸上の物点と対物レンズの前面レンズの有効直径によって形成される角度です。 開口角が大きいほど、対物レンズに入る光は明るくなります。これは、対物レンズの有効直径に比例し、焦点からの距離に反比例します。
顕微鏡観察時にNA値を上げたい場合、開口角を大きくすることはできません。 唯一の方法は、媒質の屈折率 n 値を大きくすることです。 この原理に基づいて、水浸対物レンズと油浸対物レンズが製造されています。 媒質の屈折率 n は 1 よりも大きいため、NA 値は 1 よりも大きくなる可能性があります。
開口数の最大値は1.4で、理論的にも技術的にも限界に達しています。 現在、屈折率の高いブロナフタレンが媒体として使用されています。 ブロナフタレンの屈折率は 1.66 であるため、NA 値は 1.4 よりも大きくなる可能性があります。
ここで、対物レンズの開口数の効果を十分に発揮させるためには、観察時の対物レンズのNA値とコンデンサーのNA値が等しいか、それよりもわずかに大きくなるようにする必要があります。
開口数は他の技術パラメータと密接な関係があり、他の技術パラメータをほぼ決定し、影響を与えます。 解像度に比例し、倍率に比例し、焦点深度に反比例します。 NA値が大きくなるにつれて、視野の幅とワーキングディスタンスはそれに応じて減少します。
2. 解像度
顕微鏡の解像度とは、顕微鏡で明確に区別できる 2 つの物点間の最小距離を指し、「弁別率」とも呼ばれます。 その計算式は σ=λ/NA
ここで、σ は最小解像度距離です。 λ は光の波長です。 NAは対物レンズの開口数です。 可視対物レンズの分解能は、対物レンズのNA値と照明光源の波長によって決まります。 NA値が大きいほど照明光の波長が短くなり、σ値が小さくなり、解像度が高くなります。
分解能を向上させる、つまりσ値を小さくするには、次の対策を講じることができます。
(1) 波長λを短くし、短波長光源を使用する。
(2) 培地の n 値を大きくして NA 値を大きくする (NA=nsinu/2)。
(3) 開口角 u 値を大きくして NA 値を大きくします。
(4) 明暗のコントラストを上げる。
3. 倍率と実効倍率
対物レンズと接眼レンズの 2 つの倍率により、顕微鏡の合計倍率 Γ は、対物レンズの倍率と接眼レンズの倍率 Γ1 の積になります。
Γ= Γ1
明らかに、顕微鏡は拡大鏡よりもはるかに高い倍率を持つことができ、顕微鏡の倍率は、倍率の異なる対物レンズと接眼レンズを交換することで簡単に変更できます。
倍率も顕微鏡の重要なパラメーターですが、倍率が高ければ高いほど良いと盲目的に信じることはできません。 顕微鏡倍率の限界は実効倍率です。
解像度と倍率は 2 つの異なる概念ですが、相互に排他的な概念です。 関係式があります：500NA<><>
選択した対物レンズの開口数が十分に大きくない場合、つまり解像度が十分に高くない場合、顕微鏡は対象物の微細構造を区別できません。 このとき、倍率を上げすぎても、輪郭が大きく細部がぼやけた画像しか得られない。 、無効な倍率と呼ばれます。 一方、解像度が要件を満たしていて倍率が不十分な場合、顕微鏡には解像力がありますが、画像が小さすぎて人間の目にははっきりと見えません。 したがって、顕微鏡の分解能を十分に発揮させるには、開口数を顕微鏡の全体の倍率と合理的に一致させる必要があります。
4. 焦点深度
焦点深度とは、焦点深度の略語です。つまり、顕微鏡を使用する場合、焦点が物体にある場合、点の平面上の点がはっきりと見えるだけでなく、特定の厚さの範囲内でも飛行機の上と下。 明らかに、この透明部分の厚みが焦点深度です。 焦点深度が深いと検査対象の層全体が見えるが、焦点深度が浅いと検査対象の薄い層しか見えない。 焦点深度は、他の技術パラメータと次の関係があります。
(1) 焦点深度は、対物レンズの総合倍率と開口数に反比例します。
(2) 焦点深度が深く、解像度が低下する。
低倍率対物レンズの被写界深度が大きいため、低倍率対物レンズで写真を撮るのは困難です。 詳細は顕微鏡写真で説明する。
5. 視野 (FieldOfView)
顕微鏡を観察するとき、見える明るい円形の領域は視野と呼ばれ、その大きさは接眼レンズの視野絞りによって決まります。
視野の直径は視野の幅とも呼ばれ、顕微鏡下で見られる円形の視野に収まる検査対象物の実際の範囲を指します。 視野の直径が大きいほど、観察しやすくなります。
F=FN/という式があります
式中、F：視野の直径、FN：視野の番号（FieldNumber、略してFN、接眼レンズの鏡筒の外側に記されている）、：対物レンズの倍率.
次の式からわかります。
(1) 視野の直径は、視野の数に比例します。
(2) 対物レンズの倍数を増やすと、視野の直径が減少します。 そのため、低倍率のレンズで被検査物の全体像が見え、高倍率の対物レンズに置き換えると、被検査物のごく一部しか見えなくなります。
6.カバレッジが悪い
顕微鏡の光学系には、カバーガラスも含まれます。 カバーガラスの規格外の厚さにより、光がカバーガラスから空気中に出て屈折した後の光路が変化し、位相差が生じてカバレッジが悪くなります。 カバレッジが悪いと、顕微鏡の音質に影響します。
国際的に、カバーガラスの標準的な厚さは{{0}}.17mmで、許容範囲は0.16-0.18mmです。 対物レンズの製造では、この厚さ範囲での収差が計算されています。 対物レンズ ハウジングに刻印されている 0.17 は、対物レンズに必要なカバー ガラスの厚さを示しています。
7.ワーキングディスタンスWD
ワーキングディスタンスは対物距離とも呼ばれ、対物レンズの前玉面から検査対象物までの距離を指します。 顕微鏡検査では、検査対象物は対物レンズの焦点距離の 1 ～ 2 倍である必要があります。 したがって、それと焦点距離は 2 つの概念です。 通常、フォーカシングと呼ばれるものは、実際には作動距離を調整することです。
対物レンズの開口数が一定の場合、作動距離は短く、開口角は大きくなります。
開口数の大きい高倍率対物レンズは作動距離が短い。
