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奋斗不止一波中特:尼康显微镜物镜的数值孔径

2014-02-15  发布者:admin 

 数值孔径 (也称为物方孔径 )是一个值(通常缩写为NA象征)最初是由阿贝的一波中特打一肖物镜和聚光镜定义。 它由下式给出了简单的表达式

数值孔径(NA) = n × sin(µ) or n × sin(α)

注意:许多作者使用变量μ来指定一个半孔径角,而其他使用更常见的术语α,并且在某些情况下,θ。

在数值孔径方程中,n表示物镜前透镜与试样之间的介质的折射率,μ,α是物镜的半孔径角。

显微镜物镜的数值孔径,其以收集光并解决精细标本细节在一个固定的物体距离的能力的量度。 图像形成光波穿过标本并输入物镜在一个倒置的锥形,如图1(见上文)。 这个锥形光的纵向切片揭示的孔径角,是由物镜的焦距来决定的值。

在实践中,这是很难实现0.95以上的干物镜数值孔径值。 图1示出了一系列从不同的焦距和数值孔径的物镜而设定的光锥。 作为光锥变大时,孔径角(α)的增加从7°到60°,而所产生的增加的数值孔径从0.12至0.87,当空气被用作成像介质已接近了极限。 更高的数值孔径可以通过试样和物镜前透镜之间增加了成像介质的折射率(n)来获得。 一波中特打一肖物镜,现已允许成像在其他媒体,例如水(折射率= 1.33),甘油(折射率= 1.47),与浸油(折射率= 1.51)。 一物镜的数值孔径也依赖,在一定程度上,在校正的光学像差量。

高度校正的物镜趋于如图2和下面的表1具有大得多的数值孔径为相应的放大倍率。 如果我们采取一系列典型的10倍物镜作为一个例子,我们看到,平场校正的物镜,数值孔径的增加对应增强的校正色差和球面像差平场消色差透镜,NA = 0.25;平场萤石,NA = 0.30 ;平场复消色差透镜,NA = 0.45。

增大数值孔径横跨越来越光学校正因子在一系列类似的倍率物镜的这一特点在整个放大率范围内也是如此,如表1。 大多数制造商努力确保他们的物镜有最高的校正和数值孔径是可能的每类物镜。

 

数值孔径与光学校正

 

放大 平场消色差 
(不适用)
平场萤石 
(不适用)
平场复消色差透镜 
(不适用)
0.5X 0.025 N / A N / A
1X 0.04 N / A N / A
2X 0.06 N / A 0.10
4X 0.10 0.13 0.20
10X 0.25 0.30 0.45
20X 0.40 0.50 0.75
40X 0.65 0.75 0.95
40X(油) N / A 1.30 1.00
60X 0.75 0.85 0.95
60X(油) N / A N / A 1.40
100X(油) 1.25 1.30 1.40
150X N / A N / A 0.90

表1

大多数物镜的放大倍率范围60X和100X(及更高版本)的设计用于浸油的使用。 通过检查上面给出的数值孔径方程,我们发现最高的理论数值孔径与常见的浸泡油得到的是1.51(当sin(α)= 1)。 然而在实践中,大多数油浸物镜为1.4的最大数值孔径,以最常用的数值孔径范围为1.0?1.35。

注意:除非由像侧的说明,术语数值孔径是指在物体侧。



沪公网安备 31011202003519号

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