光学顕微鏡の7つのパラメータの詳細な説明
顕微鏡検査では、人々は常に鮮明で明るい理想的な画像を得ることを望んでいます。そのためには、顕微鏡の光学技術パラメータが一定の基準を満たす必要があり、使用する際には、顕微鏡検査の目的と目的に応じて調整する必要があります。実際の状況 パラメータ間の関係。 そうすることで初めて顕微鏡の本来の性能が発揮され、満足のいく顕微鏡検査結果が得られます。
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、不十分なカバレッジ、作動距離などが含まれます。これらのパラメータは常に可能な限り高いとは限らず、相互に制限されます。 これらを使用する場合、顕微鏡検査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、解像度が優先される必要があります。
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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コンデンサー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ための重要な記号です（特に対物レンズの場合）。 その数値の大きさは対物レンズと集光レンズの筐体にそれぞれ刻印されています。
開口数（NA）は、対物レンズの前玉と検査対象との間の媒質の屈折率（n）と開口角の半分の正弦（u）の積です。 式は次のとおりです: NA=nsinu/2
「ミラー口角」としても知られる開口角は、対物レンズの光軸上の物点と対物レンズの前玉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射する光束は大きくなり、対物レンズの有効径に比例し、焦点距離に反比例します。
顕微鏡で観察する場合、NA値を大きくしたい場合、開き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や油浸対物レンズが作られます。 媒体の屈折率 n 値は 1 より大きいため、NA 値は 1 より大きくなる可能性があります。
開口数の最大値は1.4であり、理論的にも技術的にも限界に達している。 現在、媒質としては屈折率の高いブロモナフタレンが使用されている。 ブロモナフタレンの屈折率は 1.66 であるため、NA 値は 1.4 より大きくなる可能性があります。
ここで注意しなければならないのは、対物レンズの開口数の役割を十分に発揮させるためには、コンデンサーレンズのNA値が観察時の対物レンズのNA値と同等か若干大きい必要があるということです。
開口数は他の技術パラメータと密接に関係しており、他の技術パラメータをほぼ決定し、影響を与えます。 それは解像度に比例し、倍率に比例し、焦点深度に反比例します。 NA 値が増加すると、それに応じて視野の幅と作動距離が減少します。
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2. 解決策
顕微鏡の解像度とは、顕微鏡によって明確に区別できる 2 つの物点間の最小距離を指し、「識別率」とも呼ばれます。 計算式はσ=λ/NAです
式中の σ は最小分解能距離です。 λ は光の波長です。 NAは対物レンズの開口数です。 可視対物レンズの解像度は、対物レンズの NA 値と照明源の波長という 2 つの要素によって決まります。 NA値が大きいほど照明光の波長は短くなり、σ値が小さいほど解像度は高くなります。
解像度を向上させる、つまりσ値を下げるには、次のような対策が考えられます。
(1) 波長λ値を小さくし、短波長光源を使用する。
(2) NA 値 (NA=nsinu/2) を増加するには、中間 n 値を増加します。
(3) NA 値を大きくするには、絞り角 u 値を大きくします。
(4) 明暗のコントラストを高めます。
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3. 倍率と有効倍率
対物レンズと接眼レンズの倍率が 2 倍であるため、顕微鏡の総合倍率 Γ は、対物レンズの倍率と接眼レンズの倍率 Γ1 の積となります。
Γ= Γ1
顕微鏡は、拡大鏡に比べて倍率がはるかに高いのは明らかであり、倍率の異なる対物レンズや接眼レンズを交換することで、倍率を簡単に変更できます。
倍率も顕微鏡の重要なパラメータですが、倍率が高ければ高いほど良いと盲信することはできません。 顕微鏡倍率の限界は有効倍率です。
解像度と倍率は 2 つの異なる概念ですが、相互に関連しています。 関係式：500NA<>
選択した対物レンズの開口数が十分に大きくない、つまり分解能が十分に高くない場合、顕微鏡は対象物の微細構造を識別することができません。 このとき、倍率を上げすぎても、輪郭は大きく細部が不明瞭な画像しか得られない。 、無効な倍率と呼ばれます。 逆に、解像度は要件を満たしているが倍率が不十分な場合、顕微鏡には解像度能力がありますが、画像が小さすぎて人間の目にはっきりと見ることができません。 したがって、顕微鏡の分解能を最大限に発揮するには、開口数が顕微鏡の総合倍率と適切に一致している必要があります。
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4. 焦点深度
焦点深度は焦点深度の略語です。つまり、顕微鏡を使用する場合、特定の物体に焦点が合っているとき、その点の平面上のすべての点がはっきりと見えるだけでなく、上方の一定の厚さの範囲内もはっきりと見えるようになります。そしてその面の下、はっきり言ってこの透明な部分の厚みが焦点深度です。 焦点深度が深い場合は検査対象の層全体を見ることができますが、焦点深度が浅い場合は検査対象の薄い層しか見ることができません。 焦点深度は、他の技術パラメータと次のような関係があります。
(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) 焦点深度が深くなるほど、解像度は低くなります。
低倍率対物レンズは被写界深度が深いため、低倍率対物レンズでの撮影は困難です。 これについては、顕微鏡写真でさらに詳しく説明します。
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5. 視野径（FieldOfView）
顕微鏡を観察するときに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、顕微鏡で見える円形の視野に収まる検査対象の実際の範囲を指します。 視野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：視野径、FN：視野番号（FieldNumber、略称FN、接眼鏡筒の外側に刻印）、：対物レンズ倍率。
それは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) 対物レンズの倍率を大きくすると視野径が小さくなります。 したがって、低倍率のレンズでは検査対象物の全体像が見えるのに、高倍率の対物レンズに交換すると、検査対象物のごく一部しか見えなくなります。
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6. カバレッジが不十分
顕微鏡の光学系にはカバーガラスも含まれます。 カバーガラスの厚さが規格外であるため、カバーガラスから空気中に入った後の光の光路が変化し、位相差が生じてカバー率が悪くなります。 カバレッジ不良が発生すると、顕微鏡の音質に影響を与えます。
国際規制によると、カバーガラスの標準厚さは {{0}.17mm で、許容範囲は 0.16-0.18mm です。 この厚み範囲の位相差を考慮して対物レンズを製造しております。 対物レンズのハウジングに記されている「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。
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7. 作動距離WD
作動距離は物体距離とも呼ばれ、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 倍でなければなりません。 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、作動距離が短いほど開口角は大きくなります。
開口数が大きい高倍率対物レンズは、作動距離が小さくなります。
