顯微鏡的重要光學技術參數介紹（一）

在鏡檢時，人們總是希望能清晰而明亮的理想圖象，這就需要顯微鏡的各項光學技術參數達到一定的標準，並且要求在使用時，要根據鏡檢的目的和實際情況來協調各參數的關係。隻有這樣，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。這些參數並不都是越高越好，它們之間是相互聯係又相互製約的，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係，但應以保證分辨率為準。

1.數值孔徑
數值孔徑簡寫NA，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）性能高低的重要標誌。其數值的大小，分別標刻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（n）和孔徑角（u）半數的正弦之乘積。用公式表示如下：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。
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n值。基於這一原理，就產生了水浸物鏡和油浸物鏡，因介質的折射率n值大於1，NA值就能大於1。
數值孔徑值為1.4，這個數值在理論上和技術上都達到了JI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值可大於1.4。
這裏要指出，為了充分發揮物鏡數值孔徑的作用，在觀察時，聚光鏡的NA值應等於或略大於物鏡的NA值。
數值孔徑與其他技術參數有著密切的關係，它幾乎決定和影響著其他各項技術參數。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。
2.分辨率
顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區分的兩個物點的很小間距，又稱"鑒別率"。其計算公式是:σ=λ/NA
式中σ為很小分辨距離；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σ值越小，分辨率就越高。要提高分辨率，即減小σ值，可采取以下措施
（1） 降低波長λ值，使用短波長光源。
（2） 增大介質n值以提高NA值（NA=nsinu/2）。
（3） 增大孔徑角u值以提高NA值。
（4） 增加明暗反差。
3.放大率和有效放大率
由於經過物鏡和目鏡的兩次放大，所以顯微鏡總的放大率Γ應該是物鏡放大率β和目鏡放大率Γ1的乘積：Γ=βΓ1
顯然，和放大鏡相比，顯微鏡可以具有高得多的放大率，並且通過調換不同放大率的物鏡和目鏡，能夠方便地改變顯微鏡的放大率。
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。顯微鏡放大倍率的JI限即有效放大倍率。
分辨率和放大倍率是兩個不同的但又互有聯係的概念。有關係式:500NA<Γ<1000NA
當選用的物鏡數值孔徑不夠大，即分辨率不夠高時，顯微鏡不能分清物體的微細結構，此時即使過度地增大放大倍率，得到的也隻能是一個輪廓雖大但細節不清的圖像，稱為無效放大倍率。反之如果分辨率已滿足要求而放大倍率不足，則顯微鏡雖已具備分辨的能力，但因圖像太小而仍然不能被人眼清晰視見。所以為了充分發揮顯微鏡的分辨能力，應使數值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配。
4.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，不僅位於該點平麵上的各點都可以看清楚，而且在此平麵的上下一定厚度內，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，則隻能看到被檢物體的一薄層，焦深與其他技術參數有以下關係：
（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。 
由於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。
5.視場直徑
觀察顯微鏡時，所看到的明亮的圓形範圍叫視場，它的大小是由目鏡裏的視場光闌決定的。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範圍。視場直徑愈大，愈便於觀察。有公式 F=FN/β式中F: 視場直徑，FN：視場數（Field Number, 簡寫為FN，標刻在目鏡的鏡筒外側），β:物鏡放大率。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，就隻能看到被檢物體的很小一部份。

6.覆蓋差
顯微鏡的光學係統也包括蓋玻片在內。由於蓋玻片的厚度不標準，光線從蓋玻片進入空氣產生折射後的光路發生了改變，從而產生了相差，這就是覆蓋差。覆蓋差的產生影響了顯微鏡的成響質量。
國際上規定，蓋玻片的標準厚度為0.17mm，許可範圍在0.16-0.18mm，在物鏡的製造上已將此厚度範圍的相差計算在內。物鏡外殼上標的0.17，即表明該物鏡所要求的蓋玻片的厚度。
7.工作距離
工作距離也叫物距，即指物鏡前透鏡的表麵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。