Welche Faktoren beeinflussen die Auflösung eines Mikroskops?
1. Farbunterschied
Chromatische Aberration ist ein schwerwiegender Defekt bei der Linsenabbildung. Sie tritt auf, wenn polychromatisches Licht als Lichtquelle verwendet wird. Monochromatisches Licht erzeugt keine chromatische Aberration. Weißes Licht besteht aus sieben Typen: Rot, Orange, Gelb, Grün, Cyan, Indigo und Violett. Die Wellenlängen jedes Lichts sind unterschiedlich, daher ist auch der Brechungsindex beim Durchgang durch die Linse unterschiedlich. Auf diese Weise kann ein Punkt auf der Objektseite einen Farbfleck auf der Bildseite bilden.
Zur chromatischen Aberration gehören im Allgemeinen die positionelle chromatische Aberration und die vergrößerte chromatische Aberration. Die positionelle chromatische Aberration führt dazu, dass das Bild bei Betrachtung aus jeder beliebigen Position Farbflecken oder Lichthöfe aufweist, wodurch das Bild unscharf wird. Und die vergrößerte chromatische Aberration führt dazu, dass das Bild farbige Kanten aufweist.
2. Sphärische Aberration
Sphärische Aberration ist eine monochromatische Phasendifferenz an einem Punkt auf der Achse, die auf die sphärische Oberfläche der Linse zurückzuführen ist. Das Ergebnis der sphärischen Aberration ist, dass ein Punkt nach der Abbildung kein heller Punkt mehr ist, sondern ein heller Punkt mit einem hellen Zentrum und allmählich unscharfen Rändern. Dadurch wird die Bildqualität beeinträchtigt.
Die Korrektur der sphärischen Aberration wird häufig durch eine Linsenkombination eliminiert. Da die sphärische Aberration von konvexen und konkaven Linsen entgegengesetzt ist, können konvexe und konkave Linsen aus unterschiedlichen Materialien ausgewählt und zusammengeklebt werden, um sie zu eliminieren. Bei Mikroskopen älterer Modelle ist die sphärische Aberration der Objektivlinse nicht vollständig korrigiert und muss mit dem entsprechenden Kompensationsokular kombiniert werden, um den Korrektureffekt zu erzielen. Im Allgemeinen wird die sphärische Aberration neuer Mikroskope durch die Objektivlinse vollständig eliminiert.
3. Koma
Koma ist eine monochromatische Phasendifferenz an außeraxialen Punkten. Wenn ein außeraxialer Objektpunkt durch einen Strahl mit großer Apertur abgebildet wird, hat das Bild eines Lichtpunkts, nachdem die emittierten Strahlen die Linse passiert haben und sich nicht mehr an einem Punkt kreuzen, die Form eines Kommas, das wie ein Komet geformt ist, daher wird es als „Koma“ bezeichnet.
4. Astigmatismus
Astigmatismus ist auch ein außeraxialer monochromatischer Phasenunterschied, der die Klarheit beeinträchtigt. Wenn das Sichtfeld groß ist, ist der Objektpunkt am Rand weit von der optischen Achse entfernt und der Strahl neigt sich stark, was nach dem Durchgang durch die Linse Astigmatismus verursacht. Astigmatismus führt dazu, dass der ursprüngliche Objektpunkt nach der Abbildung zu zwei getrennten und senkrecht zueinander stehenden kurzen Linien wird. Nach der Integration auf der idealen Bildebene wird ein elliptischer Punkt gebildet. Astigmatismus wird durch komplexe Linsenkombinationen eliminiert.
5. Feldmusik
Die Bildfeldwölbung wird auch als „Feldkrümmung“ bezeichnet. Wenn die Linse eine Bildfeldwölbung aufweist, stimmt der Schnittpunkt des gesamten Lichtstrahls nicht mit dem idealen Bildpunkt überein. Obwohl an jedem bestimmten Punkt ein klarer Bildpunkt erhalten werden kann, ist die gesamte Bildebene eine gekrümmte Oberfläche. Auf diese Weise kann das gesamte Gesicht bei der mikroskopischen Untersuchung nicht klar gesehen werden, was die Beobachtung und Fotografie erschwert. Daher sind die Objektive von Forschungsmikroskopen im Allgemeinen Flachfeldobjektive, bei denen die Bildfeldwölbung korrigiert wurde.
6. Verzerrung
Die verschiedenen oben genannten Phasenunterschiede, mit Ausnahme der Bildfeldwölbung, beeinflussen alle die Klarheit des Bildes. Verzerrung ist eine andere Art von Phasenunterschied, bei der die Konzentrizität des Strahls nicht zerstört wird. Daher wird die Klarheit des Bildes nicht beeinträchtigt, aber die Form des Bildes ist im Vergleich zum Originalobjekt verzerrt.
(1) Befindet sich das Objekt auf der Objektseite der Linse jenseits der doppelten Brennweite, so entsteht auf der Bildseite innerhalb der doppelten Brennweite und außerhalb des Fokus ein verkleinertes, umgekehrtes reelles Bild.
(2) Befindet sich das Objekt in der doppelten Brennweite der Objektseite der Linse, wird in der doppelten Brennweite der Bildseite ein umgekehrtes reelles Bild gleicher Größe erzeugt.
(3) Befindet sich das Objekt innerhalb der zweifachen Brennweite der Objektseite des Objektivs, jedoch außerhalb des Fokus, wird jenseits der zweifachen Brennweite der Bildseite ein vergrößertes, umgekehrtes reales Bild erzeugt.
(4) Befindet sich das Objekt im objektseitigen Fokus des Objektivs, kann die Bildseite nicht abgebildet werden;
(5) Befindet sich das Objekt im Fokus der Objektseite der Linse, wird auf der Bildseite kein Bild erzeugt, und auf der gleichen Seite der Objektseite der Linse wird an einer vom Objekt weiter entfernten Position ein vergrößertes aufrechtes virtuelles Bild erzeugt.
Auflösung Die Auflösung eines Mikroskops bezieht sich auf den Mindestabstand zwischen zwei Objektpunkten, die durch das Mikroskop klar unterschieden werden können, auch als „Unterscheidungsrate“ bezeichnet. Die Berechnungsformel lautet σ=λ/NA, wobei σ der Mindestauflösungsabstand ist; λ ist die Wellenlänge des Lichts; NA ist die numerische Apertur der Objektivlinse. Es ist ersichtlich, dass die Auflösung der Objektivlinse von zwei Faktoren bestimmt wird: dem NA-Wert der Objektivlinse und der Wellenlänge der Beleuchtungsquelle. Je größer der NA-Wert, desto kürzer die Wellenlänge des Beleuchtungslichts, desto kleiner der σ-Wert und desto höher die Auflösung. Um die Auflösung zu verbessern, d. h. den σ-Wert zu reduzieren, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:
(1) Reduzieren Sie den Wellenlängen-λ-Wert und verwenden Sie kurzwellige Lichtquellen.
(2) Eine Erhöhung des mittleren n-Wertes erhöht den NA-Wert (NA=nsinu/2).
(3) Durch eine Erhöhung des Öffnungswinkels u erhöht sich der NA-Wert.
(4) Erhöhen Sie den Kontrast zwischen Hell und Dunkel.
