顯微鏡數(shù)值孔徑與分辨率

顯微鏡數(shù)值孔徑與分辨率

顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑（NA）是測量系統(tǒng)可以收集的光的角度范圍的無量綱數(shù)。體視顯微鏡指從不同角度觀察物體,使雙眼引起立體感覺的雙目顯微鏡。金相顯微鏡電腦型金相顯微鏡或是數(shù)碼金相顯微鏡是將光學(xué)顯微鏡技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、計算機圖像處理技術(shù)完美地結(jié)合在一起而開發(fā)研制成的高科技產(chǎn)品，可以在計算機上很方便地觀察金相圖像，從而對金相圖譜進行分析，評級等以及對圖片進行輸出、打印。工業(yè)視頻顯微鏡將傳統(tǒng)的顯微鏡與攝像系統(tǒng),顯示器或者電腦相結(jié)合,達到對被測物體的放大觀察的目的。 在不同的光學(xué)領(lǐng)域，數(shù)值孔徑的精確定義略有不同。 在工業(yè)顯微鏡領(lǐng)域，數(shù)值孔徑描述物鏡錐角，它決定了顯微鏡的光接收能力和空間分辨率；在光纖領(lǐng)域，數(shù)值孔徑描述了光進出光纖的錐角。

它的大小由以下方程確定：Na=n*sin α，其中n是被觀察物體和物鏡之間介質(zhì)的折射率，α 是物鏡孔徑角(2 α)的一半。 物鏡的孔徑角是由物鏡光軸上的物點與物鏡前透鏡的有效直徑形成的角度。

1． 數(shù)值孔徑

數(shù)值孔徑縮寫為NA。數(shù)值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù)，是判斷兩者性能的重要標(biāo)志(尤其是對物鏡而言)。數(shù)值分別標(biāo)在物鏡和聚光鏡的外殼上。

　　數(shù)值孔徑（NA）是物鏡前透鏡與被檢物體信息之間通過介質(zhì)的折射率（n）和孔徑角（u）半數(shù)的正弦之乘積。用公式可以表示方法如下：NA=nsinu/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。

為了增加NA值，不能增加孔徑角，而**的方法是增加介質(zhì)的折射率n值。 基于該原理，制造了水浸物鏡和油浸物鏡，并且由于介質(zhì)的折射率n大于1，NA值可以大于1。

*高數(shù)值孔徑是1.4，這是理論上和技術(shù)上的限制。目前，已有較高折射率的溴化萘作為介質(zhì)，溴化萘的折射率為1.66，所以 NA 值可大于1.4。

這里必須指出，為了充分發(fā)揮物鏡的數(shù)值孔徑，觀察時聚光透鏡的NA值應(yīng)等于或略大于物鏡的NA值。

　　數(shù)值孔徑與其他技術(shù)主要參數(shù)之間有著非常密切的關(guān)系，它幾乎決定和影響著企業(yè)其他國家各項信息技術(shù)設(shè)計參數(shù)。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我們都會產(chǎn)生相應(yīng)地變小。

2． 分辨率

顯微鏡的分辨率是指兩個物體之間的*小距離，這個距離可以被顯微鏡清楚地區(qū)分開來，也被稱為“鑒別率”.在公式 σ = λ/NA 中，σ 是*小分辨距離，λ 是光的波長，NA 是物鏡的數(shù)值孔徑?？梢娢矬w的分辨率由物體的 NA 值和照明光源的波長決定。Na 值越大，照明光波長越短，σ 值越小，分辨率越高。