在實驗室環(huán)境中，光學(xué)顯微鏡作為觀察微觀世界的重要工具，其性能參數(shù)直接決定了觀察效果和實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。了解并合理選擇光學(xué)顯微鏡的參數(shù)，對于科研人員來說至關(guān)重要。本文將詳細介紹實驗室常用的光學(xué)顯微鏡的主要參數(shù)及其意義。
一、放大倍數(shù)：觀察的尺度基礎(chǔ)
放大倍數(shù)是光學(xué)顯微鏡Z直觀的參數(shù)之一，它決定了顯微鏡能夠?qū)⑽矬w放大到何種程度。放大倍數(shù)由目鏡和物鏡的放大倍數(shù)相乘得到，例如，目鏡為10倍，物鏡為40倍，則總放大倍數(shù)為400倍。實驗室中常用的光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)范圍廣泛，從幾十倍到上千倍不等，能夠滿足不同觀察需求。
然而，放大倍數(shù)并非越高越好。過高的放大倍數(shù)可能導(dǎo)致圖像失真或模糊，因為顯微鏡的分辨率和數(shù)值孔徑等參數(shù)會限制其有效放大能力。因此，在選擇放大倍數(shù)時，需要根據(jù)觀察樣本的大小和細節(jié)需求進行合理匹配。
二、數(shù)值孔徑（NA）：光收集能力的核心指標(biāo)
數(shù)值孔徑（NA）是衡量光學(xué)顯微鏡收集光線能力的重要參數(shù)，它決定了顯微鏡的分辨率和成像質(zhì)量。NA值越大，顯微鏡收集光線的能力越強，分辨率越高，成像越清晰。NA值的計算公式為NA=n×sin(α/2)，其中n為透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率，α為孔徑角的一半。
在實驗室中，為了提高NA值，常采用油浸物鏡或水浸物鏡等特殊設(shè)計，通過增加介質(zhì)折射率來提升光收集能力。例如，油浸物鏡的NA值可達到1.4甚至更高，能夠顯著提高顯微鏡的分辨率和成像質(zhì)量。
三、分辨率：區(qū)分細節(jié)的關(guān)鍵能力
分辨率是光學(xué)顯微鏡能夠清晰區(qū)分兩個物點的Z小間距，它反映了顯微鏡對細節(jié)進行區(qū)分的能力。分辨率的計算公式為σ=λ/NA，其中σ為Z小分辨距離，λ為光線的波長，NA為物鏡的數(shù)值孔徑。
實驗室中常用的光學(xué)顯微鏡分辨率一般在0.2微米左右，能夠滿足大多數(shù)生物樣本和材料樣本的觀察需求。然而，對于需要更高分辨率的觀察任務(wù)，如病毒結(jié)構(gòu)解析或納米材料表征等，則需要采用電子顯微鏡等更高精度的成像設(shè)備。
四、視場：觀察范圍的直觀體現(xiàn)
視場是指從顯微鏡中能看到的圓形范圍，它代表了顯微鏡能夠觀察到的Z大區(qū)域。視場數(shù)（FN）定義為中間像面上可通過目鏡觀察到的區(qū)域的直徑。視場數(shù)越大，觀察范圍越廣，能夠同時觀察到的樣本細節(jié)也越多。
在實驗室中，選擇視場數(shù)時需要根據(jù)觀察樣本的大小和需要觀察的細節(jié)進行權(quán)衡。對于大尺寸樣本或需要觀察多個細節(jié)的情況，應(yīng)選擇較大的視場數(shù)；而對于小尺寸樣本或需要高分辨率觀察的情況，則可以選擇較小的視場數(shù)。
五、景深：三維觀察的保障
景深是指顯微鏡在觀察和拍攝樣品時，從對準(zhǔn)焦點的位置開始，改變物鏡與樣品表面距離時，對焦能保持清晰的范圍。景深由遠景深度和近景深度組成，它決定了顯微鏡在三維空間中的觀察能力。
在實驗室中，景深的大小對于觀察厚樣本或需要三維重建的情況尤為重要。較大的景深能夠確保在觀察過程中，不同深度的樣本細節(jié)都能保持清晰，從而提高觀察的準(zhǔn)確性和可靠性。
六、工作距離：操作靈活性的體現(xiàn)
工作距離是指試樣調(diào)準(zhǔn)焦點時，物鏡前緣與試樣表面（或蓋玻片頂面）的距離。它決定了顯微鏡在觀察過程中的操作靈活性，特別是對于需要頻繁調(diào)整樣本位置或進行精細操作的情況。
在實驗室中，長工作距離物鏡常用于液態(tài)材料、液晶、組織培養(yǎng)等鏡檢場景，允許在不接觸容器的情況下觀察和研究樣本。此外，倒置顯微鏡的物鏡也通常采用長工作距離設(shè)計，以適應(yīng)溶液中懸浮物的觀察需求。
七、其他特殊參數(shù)：滿足多樣化需求
除了上述基本參數(shù)外，實驗室常用的光學(xué)顯微鏡還可能具備一些特殊參數(shù)，以滿足不同觀察需求。例如：
熒光觀察功能：通過配備熒光激發(fā)和發(fā)射濾光片組，實現(xiàn)熒光標(biāo)記樣本的觀察和分析。
相差觀察功能：利用相差環(huán)將相位差轉(zhuǎn)換為振幅差，增強透明樣本的對比度，適用于活細胞觀察等場景。
偏振觀察功能：通過可旋轉(zhuǎn)偏振片和補償器等組件，分析樣品的雙折射特性，適用于晶體結(jié)構(gòu)研究等領(lǐng)域。
自動化和智能化功能：如電動載物臺、自動對焦算法、AI輔助分析等，提高觀察效率和準(zhǔn)確性，降低操作難度。
