光学显微镜常用参数术语及解释

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一、核心光学参数

放大倍数(Magnification)

定义:显微镜将样品图像放大的倍数,由物镜和目镜的放大倍数共同决定。

公式:总放大倍数 = 物镜倍数 × 目镜倍数(如10×物镜 + 10×目镜 = 100×总放大)。

意义:决定观察样品的细节程度,但需注意分辨率限制。

数值孔径(Numerical Aperture, NA)

定义:物镜收集光线能力的指标,与物镜的镜口角和介质折射率相关。

公式:NA = n × sinθ(n为介质折射率,θ为镜口角的一半)。

意义:NA越大,分辨率越高,图像越明亮,但工作距离越短。

生物显微镜.png

分辨率(Resolution)

定义:显微镜区分两个相邻点的Z小距离,由光的衍射极限决定。

公式:理论分辨率极限 = 0.61λ / NA(λ为光源波长)。

意义:分辨率越高,成像越清晰,但受NA和光源波长限制。

工作距离(Working Distance, WD)

定义:物镜前镜片与样品表面之间的可操作距离。

意义:WD越短,物镜倍率和NA通常越高,但操作空间受限。

二、成像质量参数

像场校正(Field Curvature Correction)

定义:校正物镜成像时场曲(图像边缘弯曲)的能力。

类型:平场物镜(如“Plan”标识)可显著减少场曲,提高成像均匀性。

色差校正(Chromatic Aberration Correction)

定义:消除不同波长光线折射差异导致的色差。

类型:消色差物镜(Achromat)、半复消色差物镜(Fluorite)、复消色差物镜(APO)逐级提升色差校正能力。

视场数(Field Number, FN)

定义:目镜视场光阑的直径,决定可观察的样品区域大小。

公式:实际视场直径 = 视场数 / 总放大倍数(如FN=20的目镜在100×下视场为0.2mm)。

三、光源与照明参数

光源类型(Light Source)

LED:寿命长、发热低,适用于常规观察。

卤素灯:光谱连续,适用于高分辨率成像。

汞灯/氙灯:高强度紫外光,适用于荧光成像。

照明方式(Illumination Mode)

明场(Brightfield):Z常用,适用于染色样品。

暗场(Darkfield):增强未染色样品的对比度。

相差(Phase Contrast):提高透明样品(如细胞)的可见性。

荧光(Fluorescence):激发荧光标记物,适用于分子生物学研究。

光强调节(Light Intensity Control)

定义:调节光源亮度,避免样品光漂白或损伤。

功能:连续可调或分档调节,适配不同样品需求。

四、机械与操作参数

调焦机构(Focus Mechanism)

粗调旋钮(Coarse Focus):快速调整焦距,但精度低。

微调旋钮(Fine Focus):精细调整焦距,精度可达微米级。

载物台(Stage)

类型:手动载物台(X-Y轴移动)或电动载物台(支持编程控制)。

功能:固定样品并实现**移动,适配多位置观察或拼图成像。

物镜转换器(Nosepiece)

类型:五孔、七孔等,支持快速切换物镜。

意义:提高操作效率,减少物镜更换时间。

五、特殊功能参数

反射/透射照明(Reflected/Transmitted Light)

反射光:适用于不透明样品(如金属、半导体)。

透射光:适用于透明样品(如生物切片、薄膜)。

偏光功能(Polarization)

定义:通过偏振片分析样品的双折射特性。

应用:矿物学(识别晶体结构)、材料科学(检测应力分布)。

相差环(Phase Ring)

定义:相差物镜中的环形光栅,用于增强透明样品的相位差异。

意义:无需染色即可观察细胞、纤维等透明结构。

光学显微镜的参数术语涵盖光学设计、成像质量、光源控制及操作便利性等多个方面。理解这些参数有助于:

选择设备:根据实验需求(如分辨率、成像模式)匹配物镜、光源和功能模块。

优化成像:通过调节NA、照明方式和光强,平衡图像清晰度与样品保护。

提升效率:利用电动载物台、自动对焦等功能减少人工操作误差。

掌握这些术语是开展高质量显微观察的基础,也是深入应用超分辨、共聚焦等**技术的基石。

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