Einführung in die numerische Apertur von Mikroskopen
Die numerische Apertur, abgekürzt NA, ist der wichtigste technische Parameter der Objektivlinse und der Kondensorlinse. Sie ist ein wichtiges Symbol zur Beurteilung der Leistung der beiden (insbesondere der Objektivlinse). Die numerischen Werte sind auf den Gehäusen der Objektivlinse bzw. des Kondensors angegeben.
Die numerische Apertur (NA) ist das Produkt aus dem Brechungsindex (n) des Mediums zwischen der Objektivfrontlinse und dem zu untersuchenden Objekt und dem Sinus des halben Öffnungswinkels (u). Die Formel lautet: NA=nsinu/2
Der Öffnungswinkel, auch „Linsenwinkel“ genannt, ist der Winkel, der durch den Objektpunkt auf der optischen Achse der Objektivlinse und den effektiven Durchmesser der Frontlinse der Objektivlinse gebildet wird. Je größer der Öffnungswinkel, desto mehr Licht gelangt in die Objektivlinse. Er ist direkt proportional zum effektiven Durchmesser der Objektivlinse und umgekehrt proportional zum Abstand vom Fokus.
Wenn Sie beim Beobachten unter einem Mikroskop den NA-Wert erhöhen möchten, kann der Öffnungswinkel nicht erhöht werden. Die einzige Möglichkeit besteht darin, den Brechungsindex n-Wert des Mediums zu erhöhen. Basierend auf diesem Prinzip werden Wasserimmersionsobjektive und Ölimmersionsobjektive hergestellt. Da der Brechungsindex n-Wert des Mediums größer als 1 ist, kann der NA-Wert größer als 1 sein.
Der Maximalwert der numerischen Apertur beträgt 1,4, womit die theoretische und technische Grenze erreicht ist. Derzeit wird Bromnaphthalin mit hohem Brechungsindex als Medium verwendet. Der Brechungsindex von Bromnaphthalin beträgt 1,66, sodass der NA-Wert größer als 1,4 sein kann.
Es muss hier darauf hingewiesen werden, dass, um die numerische Apertur der Objektivlinse voll auszunutzen, der NA-Wert des Kondensors bei der Beobachtung gleich oder etwas größer als der NA-Wert der Objektivlinse sein sollte.
Die numerische Apertur hängt eng mit anderen technischen Parametern zusammen. Sie bestimmt und beeinflusst nahezu alle anderen technischen Parameter. Sie ist direkt proportional zur Auflösung, direkt proportional zur Vergrößerung und umgekehrt proportional zur Schärfentiefe. Mit zunehmendem NA-Wert verringern sich die Breite des Sichtfelds und der Arbeitsabstand entsprechend.
