顯微鏡的重要光學技術參數

在鏡檢時，人們總是希望能得到清晰而明亮的理想圖像，這就需要顯微鏡的各項光學技術參數達到一定的標準，并且要求在使用時，必須根據鏡檢的目的和實際情況來協調各參數的關系。只有這樣，才能充分發揮顯微鏡應有的性能，得到滿意的鏡檢效果。

顯微鏡的光學技術參數包括：數值孔徑、分辨率、放大率、焦深、視場寬度、覆蓋差、工作距離等等。這些參數并不都是越高越好，它們之間是相互聯系又相互制約的，在使用時，應根據鏡檢的目的和實際情況來協調參數間的關系。

一． 數值孔徑

數值孔徑簡寫NA(蔡司公司的數值孔徑簡寫CF)，數值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術參數，是判斷兩者（尤其對物鏡而言）性能高低(即消位置色差的能力,蔡司公司的數值孔是代表消位置色差和倍率色差的能力),的重要標志。其數值的大小，分別標科在物鏡和聚光鏡的外殼上。

數值孔徑（NA）是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質的折射率（η）和孔徑角（u）半數的正玄之乘積。用公式表示如下：NA=ηsinu/2 孔徑角又稱“鏡口角”，是物鏡光軸上的物體點與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度。孔徑角越大，進入物鏡的光通亮就越大，它與物鏡的有效直徑成正比，與焦點的距離成反比。

顯微鏡觀察時，若想增大NA值，孔徑角是無法增大的，辦法是增大介質的折射率η值。基于這一原理，就產生了水浸系物鏡和油浸物鏡，因介質的折射率η值大于一，NA值就能大于一。數值孔徑大值為1.4，這個數值在理論上和技術上都達到了極限。目前，有用折射率高的溴萘作介質，溴萘的折射率為1.66,所以NA值可大于1.4。這里必須指出，為了充分發揮物鏡數值孔徑的作用，在觀察時，聚光鏡的NA值應等于或略大于物鏡的NA值，數值孔徑與其它技術參數有著密切的關系，它幾乎決定和影響著其它各項技術參數。它與分辨率成正比，與放大率成正比，與焦深成反比，NA值增大，視場寬度與工作距離都會相應地變小。

二． 分辨率

分辨率又稱“鑒別率”，“解像力”。是衡量顯微鏡性能的又一個重要技術參數。顯微鏡的分辨率用公式表示為：d=0.61λ/NA 式中d為小分辨距離；λ為光線的波長；NA為物鏡的數值孔徑。可見物鏡的分辨率是由物鏡的NA值與照明光源的波長兩個因素決定。NA值越大，照明光線波長越短，則d值越小，分辨率就越高。

1. 要提高分辨率，即減小d值，可采取以下措施。 降低波長λ值，使用短波長光源。

2．曾大介質η值和提高NA值（NA=ηsinu/2）。

3．消色差。

4．增加明暗反差。

三． 放大率

放大率就是放大倍數，是指被檢驗物體經物鏡放大再經目鏡放大后，人眼所看到的終圖像的大小對原物體大小的比值，是物鏡和目鏡放大倍數的乘積。放大率也是顯微鏡的重要參數，但也不能盲目相信放大率越高越好，在選擇時應首先考慮物鏡的數值孔徑。

四． 焦深

焦深為焦點深度的簡稱，即在使用顯微鏡時，當焦點對準某一物體時，不僅位于該點平面上的各點都可以看清楚，而且在此平面的上下一定厚度內，也能看得清楚，這個清楚部分的厚度就是焦深。焦深大, 可以看到被檢物體的全層，而焦深小，則只能看到被檢物體的一薄層，焦深與其它技術參數有以下關系：

1．焦深與總放大倍數及物鏡的數值孔鏡成反比。

2．焦深大，分辨率降低。

由于低倍物鏡的景深較大，所以在低倍物鏡照相時造成困難。在顯微照相時將詳細介紹。

五． 視場直徑（Field of view）

觀察顯微鏡時，所看到的明亮的原形范圍叫視場，它的大小，是由目鏡里的視場光闌決定的。視場直徑也稱視場寬度，是指在顯微鏡下看到的圓形視場內所能容納被檢物體的實際范圍。視場直徑23科學，大視場容易引起場曲。 F=FN/Mob F: 視場直徑，FN：視場數，Mob:物鏡放大率。視場數（Field Number, 簡寫為FN），標刻在目鏡的鏡筒外側。

由公式可看出：

1． 視場直徑與視場數成正比。

2． 增大物鏡的倍數，則視場直徑減小。因此，若在低倍鏡下可以看到被檢物體的全貌，而換成高倍物鏡，就只能看到被檢物體的很小一部份。

六． 覆蓋差

顯微鏡的光學系統也包括蓋玻片在內。由于蓋玻片的厚度不標準，光線從蓋玻片進入空氣產生折射后的光路發生了改變，從而產生了像差，這就是覆蓋差。覆蓋差的產生影響了顯微鏡的成像質量。上規定，蓋玻片的標準厚度為0.17mm, 許可范圍在0.16—0.18mm.,在物鏡的制造上已將此厚度范圍的像差計算在內。物鏡外殼上標記0.17,即表明該物鏡要求蓋玻片的厚度。

七． 工作距離

工作距離也叫物距，即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離。鏡檢時，被檢物體應處在物鏡的一倍至二倍焦距之間。因此，它與焦距是兩個概念，平時習慣所說的調焦，實際上是調節工作距離。在物鏡數值孔徑一定的情況下，工作距離短孔徑角則大。數值孔徑大的高倍物鏡，其工作距離小。