孔徑角對(duì)工作距離的影響

工作距離也叫物距，即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離。鏡檢時(shí)，被檢物體應(yīng)處在物鏡的一倍至二倍焦距之間。因此，它與焦距是兩個(gè)概念，平時(shí)習(xí)慣所說的調(diào)焦，實(shí)際上是調(diào)節(jié)工作距離。

在物鏡數(shù)值孔徑一定的情況下，工作距離短孔徑角則大。

數(shù)值孔徑大的高倍物鏡，其工作距離小。

分辨率又稱"鑒別率"，"解像力"。是衡量顯微鏡性能的又一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)。

顯微鏡的分辨率用公式表示為：d=l/N_A

式中d為最小分辨距離；l為光線的波長(zhǎng)；N_A為物鏡的數(shù)值孔徑?？梢娢镧R的分辨率是由物鏡的N_A值與照明光源的波長(zhǎng)兩個(gè)因素決定。N_A值越大，照明光線波長(zhǎng)越短，則d值越小，分辨率就越高。

要提高分辨率，即減小d值，可采取以下措施

1． 降低波長(zhǎng)l值，使用短波長(zhǎng)光源。

2．曾大介質(zhì)h值和提高N_A值（NA=hsinu/2）。

3．增大孔徑角。

4．增加明暗反差

數(shù)值孔徑簡(jiǎn)寫N_A，數(shù)值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù)，是判斷兩者（尤其對(duì)物鏡而言）性能高低的重要標(biāo)志。其數(shù)值的大小，分別標(biāo)科在物鏡和聚光鏡的外殼上。

數(shù)值孔徑（N_A）是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率（h）和孔徑角（u）半數(shù)的正玄之乘積。用公式表示如下：NA=n·sina/2

顯微鏡觀察時(shí)，若想增大N_A值，孔徑角是無法增大的，唯一的辦法是增大介質(zhì)的折射率h值。基于這一原理，就產(chǎn)生了水浸系物鏡和油浸物鏡，因介質(zhì)的折射率h值大于一，N_A值就能大于一。

數(shù)值孔徑最大值為1.4，這個(gè)數(shù)值在理論上和技術(shù)上都達(dá)到了極限。目前，有用折射率高的溴萘作介質(zhì)，溴萘的折射率為1.66，所以N_A值可大于1.4。

這里必須指出，為了充分發(fā)揮物鏡數(shù)值孔徑的作用，在觀察時(shí)，聚光鏡的N_A值應(yīng)等于或略大于物鏡的N_A值。

數(shù)值孔徑與其他技術(shù)參數(shù)有著密切的關(guān)系，它幾乎決定和影響著其他各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。它與分辨率成正比，與放大率成正比，與焦深成反比，N_A值增大，視場(chǎng)寬度與工作距離都會(huì)相應(yīng)地變小。

孔徑角又稱"鏡口角"，是物鏡光軸上的物體點(diǎn)與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度?？讖浇窃酱?，進(jìn)入物鏡的光通量就越大，它與物鏡的有效直徑成正比，與焦點(diǎn)的距離成反比。

孔徑角定義

孔徑光闌是限制軸上物點(diǎn)成像光束立體角（錐角）的光闌。也就是起到?jīng)Q定能通過光學(xué)系統(tǒng)的光能（即像平面照度）作用的光闌。

將此光闌Q₁QQ₂通過其前面的透鏡成像到物空間去，則其像P₁PP₂ 就決定了光學(xué)系統(tǒng)的物方孔徑角（由孔徑光闌決定的光錐角稱為孔徑角U）。這一限制軸上點(diǎn)光束孔徑角的光闌）孔徑光闌被其前面的光組在光學(xué)系統(tǒng)物空間所成的像稱為入射光瞳，簡(jiǎn)稱入瞳。

孔徑光闌Q₁QQ₂被其后面的透鏡（光組）在像空間所成的像P₁'P'P₂' 稱為出射光瞳，簡(jiǎn)稱出瞳，其決定了系統(tǒng)像方孔徑角U'。

與入射光瞳、出射光瞳對(duì)應(yīng)的那個(gè)實(shí)際起著限制光束作用的光闌Q₁QQ₂即為孔徑光闌。

孔徑角孔徑角的作用

光束的孔徑角是表征實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)功能的重要性能參數(shù)之一。它不但決定了像面的照度，而且還決定了光學(xué)系統(tǒng)分辨能力。

在物面上按其成像光束孔徑角的不同可分為三個(gè)區(qū)域：

第一個(gè)區(qū)域是以B₁A為半徑的圓形區(qū)，其中每個(gè)點(diǎn)均以充滿入射光瞳的全部光束成像。此區(qū)域之邊緣點(diǎn)B₁由入射光瞳下邊緣P₂和入射窗下邊緣點(diǎn)M₂的連線所確定。

第二個(gè)區(qū)域是以B₁B₂繞光軸旋轉(zhuǎn)一周所形成的環(huán)形區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，每一點(diǎn)已不能用充滿入瞳的光束成像，在含軸面內(nèi)看光束，由B₁點(diǎn)到B₂點(diǎn)，其能通過入射光瞳的光束，由100%到50%漸變，這就是軸外點(diǎn)的漸暈現(xiàn)象。 此區(qū)域的邊緣點(diǎn)B₂由入射光瞳中心P和入射窗下邊緣M₂的連線確定

第三個(gè)區(qū)域是以B₂B₃繞光軸旋轉(zhuǎn)一周所形成的環(huán)形區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的光束漸暈更為嚴(yán)重，由B₂點(diǎn)到B3點(diǎn)，其漸暈系數(shù)由50%降低到0。B₃點(diǎn)是可見視場(chǎng)最邊緣點(diǎn)，它由入射光瞳上邊緣點(diǎn)P₁和入射窗下邊緣點(diǎn)M₂的連線所決定。

以上三個(gè)區(qū)域只是大致的劃分，實(shí)際上在物平面上，由B₁到B₃點(diǎn)的漸暈系數(shù)由100%到0是漸變的，并沒有明顯的界限。用眼睛通過放大鏡觀察物面時(shí)，由放大鏡和眼睛組成的光學(xué)系統(tǒng)就是這樣。 2100433B

孔徑的平均大小，是評(píng)價(jià)一個(gè)樣品的整體過濾性能的指標(biāo)，通過孔徑分析儀即可進(jìn)行專業(yè)的測(cè)試，最終會(huì)得出最大孔徑，平均孔徑，最可幾孔徑，最終形成一個(gè)完整的曲線。2100433B

孔徑千分尺機(jī)械結(jié)構(gòu)的影響

孔徑千分尺微分筒上的讀數(shù)，主要取決于對(duì)測(cè)量爪起主要作用的圓錐體。圓錐體的角度增大，示值誤差就趨向“-”值；反之，就趨向“ ”值。因此，可按此規(guī)律修正孔徑千分尺的示值誤差。若圓錐體呈寶塔螺紋結(jié)構(gòu)，則寶塔螺紋的各個(gè)徑向螺距使所形成的角度增大，示值誤差的方法需要專修寶塔螺紋與測(cè)量爪相接觸的“-”值（最小值）位置。

孔徑千分尺測(cè)量爪圓弧R面的工作面母線偏離

測(cè)量時(shí)，測(cè)量爪的工作面要求都要接觸在三個(gè)測(cè)量爪的中間位置，且與測(cè)爪體的軸錢相平等，不能有明顯的歪斜。如果在零位時(shí)，某一測(cè)量爪接觸偏斜在一側(cè)，則當(dāng)直徑放大后，該接觸位置就會(huì)逐漸向測(cè)量爪中間位置移動(dòng)，從面造成示值誤差。

孔徑千分尺測(cè)量爪測(cè)量面的圓弧半徑過大

測(cè)量爪測(cè)量面的圓弧半徑應(yīng)不大于測(cè)量下限尺寸的一半。所發(fā)，在修理孔徑千分尺三只測(cè)量爪頭悍要注意不要把圓弧工作面修得太小或太大，因?yàn)樘?huì)造成使用量具產(chǎn)生左右晃動(dòng)，而太大則會(huì) 生示值誤差。2100433B