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生物显微镜——物镜的性能
- 2021-04-30-

  各种物镜具有不同的光学特性。现在AE光学显微镜的物镜镜筒壁上标有物镜的各种性能参数。以下做一个简要的解释:

  170:表示听适用显微镜机械管长度,即物棒肩到目镜上线的距离为170mm。

  0.17:表示物镜要求的盖玻片厚度为0.17 mm。

  PLAPO:表示物镜的校正程度为平面消色差,NPL表示标准平面消色差。

  100(或40):意味着物镜的放大率是100(或40)倍。

  Oe1:表示物镜的浸没介质为油浸。右边的物镜没有标上这个字母,说明介质是空气基物镜。

  0.65:表示物镜的数值孔径(即孔径比)为0.65,这是决定物镜性能的一个很重要的参数。

  物镜的这些参数,以及构成物镜的各种透镜的特性和相互位置,都是准确计算的结果,现在物镜的设计一般由电子计算机来完成。

  物镜的数值孔径。显微镜中间像的位置固定时,光和铁的半项角(图3.2中的角U),即孔径角,是描述一个物镜很重要的参数,是比物镜焦距更实用的特性。一个没有计算好的物镜的光圈,都将能够表明:(1)在给定的焦距下,标本中的细微结构能清晰地看到多远;②光圈满时可以通过物镜的光量。

  在生物显微镜中,物镜的孔径大小一般用数值孔径(N.A.)来表示,它是标本与物铰链前透镜之间介质的折射率(N)与孔径角(即光锥的半顶角U)的正弦值的乘积:N.A.=nsinu

  自由工作距离,即尖锐物体与标本之间的距离(图3.2中的PQ),是物镜另一个很重要的参数。因为这个距离不能小于0.1毫米,所以设置一个高数值孔径的物镜是一个重要的限制因素。使用透射光显微镜时,白光束的工作距离受到短波片和密封材料的限制。

  在现代物镜中,自由工作距离和物镜长度之和被定义为一个固定值。物镜长度的设计是基于这样一个原理:功率越小的物镜,透明竞争越少,使之更短,自由工作距离更长;高倍瓷有很多镜片,做的更长,自由工作圈数更短。当使用这样一组物镜时,在旋转物镜转换台以更换物镜后,仅通过微调轻微聚焦就可以获得清晰的图像。当然,就像镜子的简单性和盖玻片的厚度一样,物镜长度和自由工作距离之和在情况下都不能全统一,往往局限于同厂或同类型制造的物镜系统。

  通常,标准物镜中生物显微镜的数值孔径随着焦距的减小而增大,但不是线性的。具有一定焦距的物镜所允许的大数值孔径,不仅取决于物重的性能设计,还取决于其校正程度。虽然数值孔径往往随着放大倍数的增大而增大,但在一定范围内可以看作是独立的量,所以一个40×鱼镜可以有0.65、0.80或0.95的数值孔径。因为数值孔径是可以通过物镜的光束孔径的量度,所以在一系列焦距相同的物镜中形成的图像的亮度与数值孔径的平方成正比。

  物镜的球差、场曲率和色差会随着孔径的增大而增大,所以对于高数值孔径的物镜来说,大的问题是对帅像差和色差的校正。虽然在透镜复合体的设计中可以使用计算机制造出高孔径的物镜,但有效使用的数值孔径的大值实际上并不比阿贝在1886年达到的1.25-1.30的值大多少。

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