显微镜物镜的五个基本参数的意义

在镜检时，人们总是希望能清晰而明亮的理想图象，这就需要显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准，并且要求在使用时，必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样，才能充分发挥显微镜应有的性能，得到满意的镜检效果。

显微镜的光学技术参数包括：数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、工作距离、覆盖差等。这些参数并不都是越高越好，它们之间是相互联系又相互制约的，在使用时，应根据镜检的目的和实际情况来协调参数间的关系，但应以保证分辨率为准。

一、数值孔径（Numerical aperture）简写(NA)

子午光线能进入或离开纤芯(光学系统或挂光学器件)的最大圆锥的半顶角之正弦，乘以圆锥顶所在介质的折射率，数值孔径是判断物镜性能(分辨率、焦深、亮度等)的重要指数。数值孔径又叫镜口率，简写为NA。它是由物体与物镜间媒质的折射率(n)与物镜孔径角的一半(θ\2)的正弦值的乘积，其大小由下式决定：NA=n×sinθ/2。

数值孔径简写NA(蔡司显微镜的数值孔径简写CF)，数值孔径是物镜和聚光镜的主要技术参数，是判断两者(尤其对物镜而言)性能高低(即消位置色差的能力，蔡司公司的数值孔代表消位置色差和倍率色差的能力)的重要标志。其数值大小分别标在物镜和聚光镜的外壳上。

孔径角又称“镜口角”，是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大，进入物镜的光通亮就越大，它与物镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。显微镜观察时，若想增大NA值，孔径角是无法增大的，唯一的办法是增大介质率n值。基于这一原理，就产生了水浸系物镜和油浸物镜，因介质的折射率n值大于1，NA值就能大于1。数值孔径最大值为1.4，这个数值在理论上和技术上都达到了极限。目前，有用折射率高的溴萘作介质，溴萘的折射率为1.66，所以NA 值可大于1.4。

与其他参数的关系：数值孔径是显微镜物镜的重要参数，决定了物镜的分辨率。与物镜的放大倍数，工作距离，景深有直接关系。一般来说，它与分辨率成正比，与放大率成正比，焦深与数值孔径的平方成反比，NA值增大，视场宽度与工作距离都会相应的变小。

容易产生的误区：数值孔径与分辨率成正比，但这并不是说在选择物镜的时候一定要选择数值孔径(NA)最大才是最好，因为物镜还会有很多其他重要参数，比如荧光透过率、工作距离等等，最好根据自己的实验选择。

二、焦深

焦深也叫景深，其定义是：指使用显微镜观察和拍摄样品表面时，从对准焦点的位置开始，改变物镜与样品表面的距离时，对焦能够保持清晰的范围。肉眼的调整能力因人而异，所以焦深也会出现因人而异的情况。现在常用的是与实验结果比较一致的Berek 公式。

三、齐焦距离

齐焦距离是指，对准焦点时的物镜镜体定位面到物体表面的距离。OLYMPUS UIS2/UIS光学系统物镜的齐焦距离为45 mm，ZEISS ICCS光学体统、LEICA HC光学系统的齐焦距离也是45mm，NIKON CFI 60 光学系统的齐焦距离是60mm。

四、工作距离

工作距离也叫物距，即指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距离。

镜检时，被检物体应处在物镜的一倍至二倍焦距之间。因此，它与焦距是两个概念，平时习惯所说的调焦，实际上是调节工作距离。在物镜数值孔径一定的情况下，工作距离短孔径角则大。数值孔径大的高倍物镜，其工作距离小。

五、分辨率

分辨率是指在物体表面能够分解的最小间隔。数值孔径(NA)越大，分辨率越高。通常，分辨率的大小可以用下式表示。

显微镜的分辨率用公式表示为：d=l/NA

式中d为最小分辨距离；l为光线的波长；NA为物镜的数值孔径。可见物镜的分辨率是由物镜的NA值与照明光源的波长两个因素决定。NA值越大，照明光线波长越短，则d值越小，分辨率就越高。

要提高分辨率，即减小d值，可采取以下措施:

(1) 降低波长l值，使用短波长光源。

(2) 曾大介质n值和提高NA值（NA= n×Sin(u/2)）。

(3) 增大孔径角。