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显微镜聚光镜分类及如何确定聚光镜的NA?

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聚光镜性能是在明视场中起到集光作用,对物镜的分辨率、衬度、焦深、亮度等影响很大,因此正确使用聚光镜能使上述几个参数发挥很好作用。

聚光镜的分类:

① 凹面反射镜

当使用小数值孔径时,对于无穷远的光线可用凹面反射镜反射到物体上。

② 二片式和三片式聚光镜(又称阿贝式)

二片式聚光镜是一种Z简单的聚光镜,只有二片透镜组成,油浸时NA可达1.2。三片式聚光镜在本质上与二片式相同,为了提高数值孔径,增加了一片透镜,油浸时NA可达1.3。

二片式或三片式聚光镜都不消球差和色差,由于结构简单,所以应用也比较广泛。

③ 消色差聚光镜此种聚光镜消除色差及部分球差。

④ 非球面聚光镜

在聚光镜系统中,用非球面聚光镜来消除球差,一般用于比较好的显微镜中,如实验室显微镜。

⑤消色差、消球差聚光镜

这一种聚光镜是将上述二种聚光镜的优点合并而成,一般用于高级研究用显微镜中。

聚光镜的NA:

聚光镜的数值孔径的改变是利用其可变光阑来控制的。当用高倍物镜时,可变光阑增大。用低倍物镜时,可变光阑缩小。

根据理论推导显微镜的有效数值孔径按下式计算:

有效数值孔径=(聚光镜数值孔径+物镜数值孔径)+2 在理想情况下:

当聚光镜NA=物镜NA时,则有效NA达到Z大。

聚光镜NA>物镜NA:分辨率大,亮度亮,衬度差,焦深小。

聚光镜NA<物镜NA:分辨率小,亮度暗,衬度好,焦深大。

在一般情况下,聚光镜NA应略小于物镜NA。理论上聚光镜NA=0.9物镜NA时为Z佳。但由于装校和制造等各方面的影响,要达到上述情况是比较困难的,因此在实际使用时为:

聚光镜NA=2/3物镜NA

孔径光阑、视场光阑

孔径光阑:控制照明亮度的光阑。

视场光阑:控制视场大小的光阑。