今天和大家談?wù)勶@微鏡當(dāng)中最重要的部件:
物鏡。為什么是最重要且沒(méi)有之一呢?因?yàn)榭蒲泄ぷ髡邆冴P(guān)心的解析度、信噪比等與
成像質(zhì)量息息相關(guān)的
參數(shù)都是由物鏡決定的。當(dāng)然,顯微鏡的其他部分也一樣不可或缺,但是篇幅有限,即便是物鏡,我們也只能淺嘗輒止的談一談。
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在生命科學(xué)研究領(lǐng)域,
光學(xué)顯微鏡的使用率絕對(duì)位列儀器的前三甲,如果有人不相信,那請(qǐng)看看周?chē),不管是在?shí)驗(yàn)室,還是在醫(yī)院,我們都隨處可見(jiàn)顯微鏡們靚麗的身影。
H@W0gK(cS; 而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,在光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上,衍生出許多其他復(fù)雜的成像
系統(tǒng)。例如全內(nèi)反射熒光顯微鏡、
激光共聚焦掃描顯微鏡、多
光子激光掃描顯微鏡等等。絕大多數(shù)的科研工作者們,都需要或多或少的和顯微鏡大家族中的成員們打交道。這個(gè)時(shí)候,對(duì)這些復(fù)雜系統(tǒng)的了解就有一些迫切了。
42@a(#z(U 那么作為物鏡當(dāng)中,最不可不談的東西就是物鏡的最重要的參數(shù):數(shù)值孔徑。
&o.iUk -Bv12ymLG oyvtZ/@ 數(shù)值孔徑即Numerical Aperture 所以在中國(guó)我們通常稱(chēng)之為NA值,NA值的大小直接標(biāo)注在物鏡上,大家平時(shí)切換物鏡的時(shí)候,有觀(guān)察過(guò)嗎?通常來(lái)說(shuō)NA值越大,物鏡的成像質(zhì)量越好。為什么會(huì)這么說(shuō)呢?我們先來(lái)看看數(shù)值孔徑的計(jì)算公式:
h$&rE@N| NA = n (sin μ)
l2/@<0P 其中n是物鏡與樣本之間介質(zhì)的折射系數(shù),μ是物鏡孔徑角的一半。
*8-p7,D 作為生命科學(xué)領(lǐng)域的研究者,我們不必去深究為什么NA的公式是如上所示,但是,我們需要了解的是為什么NA值是物鏡最重要的參數(shù),所以趁熱打鐵,我們?cè)倏纯聪旅鎯蓚(gè)公式:
#"r kuDO R= 1.22λ / [NAObj + NACon]
chLeq R = 1.22 • λ/(2 • NA)
!;WbOnLP 上面兩個(gè)公式的左邊R,決定了物鏡的分辨率,即物鏡可以區(qū)分兩點(diǎn)間的最短距離。接著我們?cè)倏纯垂降挠疫叄耸侨肷涔獾?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=波長(zhǎng)',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_9">波長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)條件恒定的情況下,跟數(shù)值一樣都是定制,而我們看到NA都是處在分母的位置上,即NA值越大,R的數(shù)值就越小,分辨率就越高,所以我們觀(guān)察樣本的解析度就越高,通俗點(diǎn)來(lái)說(shuō),就是可放大的倍率越大。那么為什么會(huì)兩個(gè)公式呢?因?yàn)榈谝粋(gè)是透射光的計(jì)算公式,另一個(gè)是反射光的。順帶一提的是,通常來(lái)說(shuō)NACon即聚光鏡的數(shù)值孔徑要小于高倍物鏡的數(shù)值孔徑,所以熒光成像的分辨率要高于明場(chǎng)成像。
SCq3Ds^ 談到反射光,作為現(xiàn)如今最重要的成像手段,熒光成像在顯微成像領(lǐng)域毋庸置疑的處在壟斷地位,這里筆者不得不多談一下她,因此為大家介紹如下公式:
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