實驗室顯微鏡放大倍數計算

失效分析 趙工 半導體元器件失效分析可靠性測試 昨天

很多實驗室都在使用顯微鏡，但對顯微鏡的相關專業知識并不了解，只是知道怎么去操作，但對于一些基本常識可能都不怎么清楚，那么今天我們就來講講有關顯微鏡的放大倍率是如何計算的？ 

也許有人會說這不是很簡單的問題嘛，但實際還是有點小復雜的。

首先我們來舉個例子來說：當體視顯微鏡目鏡的倍率為10倍，變倍體變倍范圍是：0.7X-4.5X，附加物鏡為：2X。那它的光學放大倍率為：10乘0.7乘2得到這款顯微鏡的Z低倍率為：14倍，那Z大倍數為：10乘4.5乘2等于90倍，那這款體視顯微鏡的光學總放大倍率就是14倍到90倍。當然這只是顯微鏡主機的實際放大倍率。接下來是顯微鏡數碼放大倍率。

比如顯示器的尺寸為17寸，用的是1/3的顯微鏡攝像頭，那對照下面的表顯微鏡攝像頭的數字放大倍率是：72倍。那顯微鏡的數碼放大倍率安計算公式計法是：以上面體視顯微鏡的配置算，變倍體是變倍體是0.7X-4.5X,附加物鏡是2X。攝像目鏡為1（如攝像目鏡無倍數不用加入計算）。按照公式：物鏡X攝像目鏡放大率X數字放大率，數碼放大Z小倍率為：0.7乘2乘1乘72等于：100.8倍，數碼放大Z大倍率為：4.5乘2乘1乘72等于：648倍.那數碼放大倍數范圍就是100.8倍到648倍。

這樣的話就會出現兩個公式：

1、光學總放大倍率=目鏡的倍率X物鏡放大倍率

2、數字總放大倍率=物鏡X攝像目鏡放大率X數字放大率

這公式對于任何一臺顯微鏡都合適，無論是金相顯微鏡，生物顯微鏡等等。

顯微鏡作為檢測設備的主要設備之一，而評判顯微鏡性能的重要指標是分辨率。分辨率是指能清楚地分辨兩個小點或兩線間的Z小距離。人眼本身就是一臺顯微鏡，在標準照明條件下，人眼在明視距離（國際公認為25cm） 上的分辨率約等于1/ 10mm。對于觀察兩條直線來說，由于直線能刺激一系列神經細胞，眼睛的分辨率還能提高一些。

人眼的分辨率只有1/ 10mm， 那么比1/ 10mm 小的物體或比1/ 10mm 近的兩個微小物體的距離，人眼就無法分辨了。所以出現了從簡單的宏觀放大鏡到微觀觀測的光學顯微鏡，繼而電子顯微鏡。顯微鏡的分辨率定義是指在標本上能清楚分辨的兩個小點之間的Z小距離。其計算公式為：

D=0.61λ／NA

式中：D 為分辨率（um）；λ 為光源波長（um）；NA 為物鏡的數值口徑（也稱鏡口率）。

由公式可得到，顯微鏡的分辨率決定于入射光源的波長以及所匹配物鏡的數值孔徑。由此可知，提高光學顯微鏡的方法：

1、降低光源波長。

可見光Z短波長為390nm,若用此波長的紫外光作為照明光源，可使光學顯微鏡的分辨率降低至0.2um。但是由于大多數普通材料的玻璃會大量吸收340nm以下波長的光，紫外光經過大量衰減無法形成清晰、明亮的圖像。因此不得不使用石英(可透過低達200nm的紫外光)、熒石(可透過低達185nm的紫外光)等價格昂貴的材料，并且紫外光顯微鏡不能用肉眼進行觀察，甚至受觀測樣品的限制，再加上昂貴的造價，所以這種提高顯微鏡分辨率的方式由于其自身的局限性而不受廣泛應用。

2、增加物鏡的數值孔徑NA.

數值孔徑NA=n*sin(u)

式中，n為物鏡與標本之間的介質折射率；u為物鏡的二分之一孔徑角。因此，從光學設計上適當采用較大的孔徑角，或者增大折射率成為Z常見的提高光學顯微鏡分辨率的方法。一般低倍物鏡如10X以下其介質采用空氣，折射率為1，即干燥系物鏡；水浸介質是蒸餾水，其折射率為1.33；油浸物鏡介質是香柏油或其它透明油，其折射率一般在1.52 左右，接近透鏡和載玻片的折光率，如Olympus 的100X油鏡。水浸物鏡和油浸物鏡不僅放大倍數高而且由于使用高折射率的介質，從而提高物鏡的分辨率。

（來源：廣州市明美光電技術有限公司 ）