Explication détaillée des sept paramètres du microscope optique
Lors de l'inspection microscopique, les gens espèrent toujours avoir une image idéale claire et lumineuse, ce qui nécessite que les paramètres techniques optiques du microscope répondent à certaines normes et nécessite que lors de l'utilisation, il soit coordonné en fonction de l'objectif de l'inspection microscopique et de la réalité relation de situation entre les paramètres. Ce n'est qu'ainsi que nous pourrons pleinement jouer le rôle du microscope et obtenir des résultats d'inspection microscopique satisfaisants.
Les paramètres techniques optiques du microscope comprennent : l'ouverture numérique, la résolution, le grossissement, la profondeur de champ, la largeur du champ de vision, une mauvaise couverture, la distance de travail, etc. Ces paramètres ne sont pas toujours plus élevés, mieux c'est. Ils sont mutuellement restrictifs. Lors de l'utilisation, la relation entre les paramètres doit être coordonnée en fonction de l'objectif de la microscopie et de la situation réelle, mais la résolution doit être garantie.
1. Ouverture numérique
L'ouverture numérique est abrégée en NA. L'ouverture numérique est le principal paramètre technique de l'objectif et de l'objectif à condenseur, et c'est un indicateur important pour juger des performances des deux (en particulier pour l'objectif). La taille de sa valeur numérique est marquée respectivement sur la coque de l'objectif et sur la lentille du condenseur.
L'ouverture numérique (NA) est le produit de l'indice de réfraction (n) du milieu entre la lentille frontale de l'objectif et l'objet à inspecter et le sinus de la moitié de l'angle d'ouverture (u). La formule est exprimée comme suit : NA=nsinu/2
L'angle d'ouverture, également appelé "angle de miroir", est l'angle formé par le point objet sur l'axe optique de l'objectif et le diamètre effectif de la lentille frontale de l'objectif. Plus l'angle d'ouverture est grand, plus la lumière entrant dans l'objectif est brillante, ce qui est proportionnel au diamètre effectif de l'objectif et inversement proportionnel à la distance du point focal.
Pendant l'observation au microscope, si vous souhaitez augmenter la valeur NA, l'angle d'ouverture ne peut pas être augmenté. Le seul moyen est d'augmenter la valeur de l'indice de réfraction n du milieu. Sur la base de ce principe, la lentille d'objectif à immersion dans l'eau et la lentille d'objectif à immersion dans l'huile sont produites. L'indice de réfraction n du milieu étant supérieur à 1, la valeur NA peut être supérieure à 1.
La valeur d'ouverture numérique maximale est de 1,4, ce qui a atteint la limite à la fois théorique et technique. À l'heure actuelle, le bronaphtalène à indice de réfraction élevé est utilisé comme milieu. L'indice de réfraction du bronaphtalène est de 1,66, la valeur NA peut donc être supérieure à 1,4.
Il faut souligner ici que pour faire jouer pleinement l'effet de l'ouverture numérique de l'objectif, la valeur NA du condenseur doit être égale ou légèrement supérieure à la valeur NA de l'objectif pendant l'observation.
L'ouverture numérique a une relation étroite avec d'autres paramètres techniques, et elle détermine et affecte presque d'autres paramètres techniques. Il est proportionnel à la résolution, proportionnel au grossissement et inversement proportionnel à la profondeur de champ. À mesure que la valeur NA augmente, la largeur du champ de vision et la distance de travail diminuent en conséquence.
2. Résolution
La résolution du microscope fait référence à la plus petite distance entre deux points d'objet qui peut être clairement distinguée par le microscope, également appelée "taux de discrimination". Sa formule de calcul est σ=λ/NA
où σ est la distance de résolution minimale ; λ est la longueur d'onde de la lumière ; NA est l'ouverture numérique de l'objectif. La résolution de la lentille d'objectif visible est déterminée par la valeur NA de la lentille d'objectif et la longueur d'onde de la source lumineuse d'éclairage. Plus la valeur NA est élevée, plus la longueur d'onde de la lumière d'éclairage est courte, plus la valeur σ est petite et plus la résolution est élevée.
Pour améliorer la résolution, c'est-à-dire réduire la valeur σ, les mesures suivantes peuvent être prises
(1) Réduisez la longueur d'onde λ et utilisez une source lumineuse à courte longueur d'onde.
(2) Augmentez la valeur n du support pour augmenter la valeur NA (NA=nsinu/2).
(3) Augmentez la valeur de l'angle d'ouverture u pour augmenter la valeur NA.
(4) Augmentez le contraste entre la lumière et l'obscurité.
3. Grossissement et grossissement efficace
En raison des deux grossissements de l'objectif et de l'oculaire, le grossissement total Γ du microscope doit être le produit du grossissement de l'objectif et du grossissement de l'oculaire Γ1 :
Γ= Γ1
De toute évidence, le microscope peut avoir un grossissement beaucoup plus élevé que la loupe, et le grossissement du microscope peut être facilement modifié en échangeant des lentilles d'objectif et des oculaires avec des grossissements différents.
Le grossissement est également un paramètre important du microscope, mais nous ne pouvons pas croire aveuglément que plus le grossissement est élevé, mieux c'est. La limite du grossissement du microscope est le grossissement effectif.
La résolution et le grossissement sont deux concepts différents mais mutuellement exclusifs. Il existe une formule relationnelle : 500NA<><>
Lorsque l'ouverture numérique de l'objectif sélectionné n'est pas assez grande, c'est-à-dire que la résolution n'est pas assez élevée, le microscope ne peut pas distinguer la structure fine de l'objet. A ce moment, même si le grossissement est augmenté de manière excessive, seule une image avec un contour large mais des détails peu clairs peut être obtenue. , appelé le grossissement inefficace. D'autre part, si la résolution a satisfait aux exigences et que le grossissement est insuffisant, le microscope a la capacité de résoudre, mais l'image est trop petite pour être clairement vue par l'œil humain. Par conséquent, afin de faire jouer pleinement le pouvoir de résolution du microscope, l'ouverture numérique doit être raisonnablement adaptée au grossissement total du microscope.
4. Profondeur de champ
La profondeur de champ est l'abréviation de la profondeur de champ, c'est-à-dire que lors de l'utilisation d'un microscope, lorsque la mise au point est sur un objet, non seulement les points sur le plan du point peuvent être vus clairement, mais également dans une certaine épaisseur au-dessus et au-dessous du plan. En clair, l'épaisseur de cette partie claire est la profondeur de champ. Lorsque la profondeur de champ est grande, toute la couche de l'objet à inspecter peut être vue, tandis que lorsque la profondeur de champ est faible, seule une fine couche de l'objet à inspecter peut être vue. La profondeur de champ a la relation suivante avec d'autres paramètres techniques :
(1) La profondeur de champ est inversement proportionnelle au grossissement total et à l'ouverture numérique de l'objectif.
(2) La profondeur de champ est grande et la résolution est réduite.
En raison de la grande profondeur de champ de l'objectif à faible grossissement, il est difficile de prendre des photos avec l'objectif à faible grossissement. Les détails seront décrits dans les photomicrographies.
5. Champ de vision (FieldOfView)
Lors de l'observation d'un microscope, la zone circulaire lumineuse vue est appelée le champ de vision et sa taille est déterminée par le diaphragme de champ dans l'oculaire.
Le diamètre du champ de vision est également appelé la largeur du champ de vision, qui fait référence à la portée réelle de l'objet à inspecter qui peut être logée dans le champ de vision circulaire vu au microscope. Plus le diamètre du champ de vision est grand, plus il est facile à observer.
Il y a la formule F=FN/
Dans la formule, F : le diamètre du champ de vision, FN : le numéro du champ de vision (FieldNumber, abrégé en FN, marqué à l'extérieur du barillet de l'objectif de l'oculaire), : le grossissement de l'objectif .
Cela ressort de la formule :
(1) Le diamètre du champ de vision est proportionnel au nombre de champs de vision.
(2) L'augmentation du multiple de l'objectif réduit le diamètre du champ de vision. Par conséquent, si vous pouvez voir l'ensemble de l'image de l'objet inspecté sous un objectif à faible puissance et le remplacer par un objectif à haute puissance, vous ne pouvez voir qu'une petite partie de l'objet inspecté.
6. Mauvaise couverture
Le système optique du microscope comprend également le verre de protection. En raison de l'épaisseur non standard du verre de protection, le trajet de la lumière après que la lumière pénètre dans l'air depuis le verre de protection et est réfractée change, ce qui entraîne une différence de phase, qui est une mauvaise couverture. Une mauvaise couverture affecte la qualité sonore du microscope.
À l'échelle internationale, l'épaisseur standard du verre de protection est de {{0}}.17 mm et la plage autorisée est de 0.16-0.18 mm. Lors de la fabrication de la lentille d'objectif, l'aberration dans cette plage d'épaisseur a été calculée. Le 0,17 marqué sur le boîtier de l'objectif indique l'épaisseur requise du verre de protection pour l'objectif.
7. Distance de travail WD
La distance de travail est également appelée distance de l'objet, qui fait référence à la distance entre la surface de la lentille frontale de l'objectif et l'objet à inspecter. Lors de l'inspection au microscope, l'objet à inspecter doit être compris entre une et deux fois la distance focale de l'objectif. Par conséquent, elle et la distance focale sont deux concepts. Ce que nous appelons généralement la mise au point consiste en fait à ajuster la distance de travail.
Lorsque l'ouverture numérique de l'objectif est constante, la distance de travail est courte et l'angle d'ouverture est grand.
L'objectif haute puissance à grande ouverture numérique a une petite distance de travail.
