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(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)**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(jì)算機(jī)上很方便地觀察金相圖像，從而對金相圖譜進(jìn)行分析，評級等以及對圖片進(jìn)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(dá)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(jìn)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(diǎn)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(diǎn)與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度?？讖浇窃酱?，進(jìn)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(diǎn)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(shí)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(xiàng)信息技術(shù)設(shè)計(jì)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。