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奥林巴斯显微镜艾里模式和瑞利判据

2014-11-15  发布者:admin 

通风的衍射图案的大小和其相应的径向强度分布函数,以物镜和聚光镜的数值孔径的组合,以及照明光(当单色光用来照亮试样)的波长敏感。为具有均匀的圆形孔的良好校正的物镜,两个相邻点都只是解决了当其通风模式的中心由一个最小距离(D)等于所述中心盘在艾里图案的半径(r)分开。

本教程将探讨如何艾里斑的大小,在光学分辨率的极限,随在物镜的数值孔径的变化(NA)和光照波长,而这些变化是如何影响物镜的分辨率(R)(对R值越低表明越来越多分辨率)。教程初始化一个与波长滑块设置为528纳米的可见光谱的绿色区域。还初始化时,虚拟数值孔径滑块设置为0.16的值,这两个艾里图案通过4.3微米的距离(D)分开。下方的滑块是实时计算根据阿贝衍射理论与调整滑块改变分辨率。以上所述滑块是一个模拟的照明锥体变得更宽或更窄的数值孔径变化。光锥的大小将与数值孔径(在固定的波长)增加和产生的艾里磁盘(和增加的分辨率)的大小相应减小。在波长为固定的数值孔径的减小会导致在艾里图案尺寸的减小。

要操作的教程,使用左侧的波长滑块来调整照明的波长。如该值降低时,注意如何艾里斑的大小减小(和第(r)的增大)。的数值孔径滑块也可以使用通过改变虚拟奥林巴斯显微镜物镜的数值孔径进行调整艾里图案尺寸。作为艾里图案互相接近,通过调节分离的距离拉头,它们最终到达瑞利准则的限制分离(下面讨论)中,接着麻雀限制。这个教程假设虚拟物镜是完全自由的像差,该艾里图案是相同的亮度,并且通过圆形孔由试样产生的单元的衍射图案,其实是一个艾里斑。通风模式由透镜像差或非标准孔径条件下修饰以替代衍射图案。

在光学显微镜下的对象或者是自发光或受光的形式艾里图案在中间像平面是一个大角度的锥照射语无伦次和不互相干扰。这允许相邻的艾里图案之间的最小间隔距离的确定通过检查的总强度分布(强度之和)时,这些图案被紧密间隔或重叠的。在艾里图案所产生的情况下,相干照明,最小间隔距离必须通过添加图案的振幅,而不是它们的强度而确 定。

当分离距离(D)相邻的艾里图案之间大于所述中心盘半径(r)时,强度之和产生两个单独的峰。因为磁盘相互接近,分开的距离达到一个值等于该中心盘半径,被称为瑞利准则的条件。在更近的方法中,分离距离小于所述中心盘半径和两峰的总和合并成一个单一的峰。在后一种情况下,两个艾里图案表示未得到解决。

在理想的情况下,当物镜是无像差,并提供均匀的圆形孔中,两个相邻点刚解决时,他们的艾里磁盘的中心都用r(中央艾里斑半径)分隔。当物镜的数值孔径相匹配的台下聚光镜的,r为从下式确定:

r = 1.22λ/2NA(obj)

其中,λ是光的以空气为浸没介质和波长NA(obj是物镜(和聚光镜)的数值孔径。根据阿贝衍射理论,在物镜的数值孔径由下式确定

NA(obj)= n(SIN(θ))

其中n是介质的分离的物镜前透镜和检体的折射率,并且是由物镜所捕获的半锥光线。如果试样是不自发光的,或当物镜和聚光器的数值孔径不匹配,则该方程为- [R由下式给出

R =1.22λ/(NA(obj)+ NA(cond))

其中,所述聚光镜(的工作数值孔径NA(COND) )由下式确定

NA(cond)= N(SIN(θ))

图1示出了聚光镜的数值孔径对分辨率计算的影响,并包括值,其中所述物镜的数值孔径小于聚光镜。该图绘出了聚光镜和物镜相对于所述最小分辨艾里图案之间在波长为单位由物镜孔径除以距离(瑞利准则)的数值孔径的比值。

当两个相邻的通风模式达到瑞利判据,分辨率公式简化为

D = R =0.61λ/ NA

在情况下,两个相邻的艾里模式变得彼此靠近比在瑞利准则,分离被称为麻雀限制,这是由下式给出

D =0.47λ/ NA

间隔距离滑块调整到移动艾里图案更靠近在一起的教程,它们最终到达瑞利准则的距离,这是指出一个弹出教程窗口。在更近的方法,达到了麻雀的限制,还注意到一个弹出式窗口。