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尼康顯微鏡怎麽選購數碼相機?

2014-03-24  發布者:admin 

 一個電荷耦合器件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器的最終分辨率是光電二極管的數目和它們的大小相對於投影到由顯微鏡光學係統的成像陣列的表麵上的圖像的功能。 當試圖匹配顯微鏡的光學分辨率,以一個特定的數碼相機和視頻連接器相結合,用這個計算器來確定所需的最小像素密度,以充分捕捉所有從顯微鏡的光學數據。

本教程與初始化出現在標本圖像窗口(黑盒)隨機選擇的樣本,並通過目鏡孔徑或投影鏡頭視場光闌的限製。 一個彩色矩形指定了CCD的尺寸(默認3英寸)疊加在圖像顯示,由傳感器捕獲的標本的實際麵積。 在滑塊下方的灰色,黃色和紅色的盒子,的顯微鏡光學分辨率 (灰色),CCD 所需的像素大小 (黃色), 最佳陣CCD尺寸 (黃色), 監控器放大倍率(紅色)和總放大倍數 (紅色)圖像呈現在微米或產品。 這些值被不斷更新的滑塊進行轉換。 的CCD格式 (大小)可以通過使用出現的標本圖像窗口左側的單選按鈕來選擇。 所選擇的傳感器(以毫米為單位)的物理尺寸的CCD顯示在右側沿具有相同的縱橫比作為成像芯片的矩形圖像窗口。

為了操作教程,卻將數值孔徑物鏡放大倍率滑塊(值出現上麵的滑動條)來設置相應的值要考慮的顯微鏡的光學配置。 接下來,選擇一個或目鏡投影鏡頭視場數 (值範圍為18到26毫米之間)和視頻連接器的放大倍率(0.5倍和1.0倍之間)。 作為偶合劑滑塊被翻譯,疊加在試樣圖像的矩形的尺寸是由教程改變以匹配由CCD傳感器捕獲的樣本區域。 一個新的標本可以在任何時候通過使用選擇A試片的下拉菜單中選擇。(本文來源:尼康顯微鏡怎麽選購數碼相機?

攝像用光學顯微鏡產生的圖像投影到CCD或CMOS圖像傳感器的光電二極管陣列的效率取決於幾個因素,包括從物鏡放大倍率,數值孔徑,分辨率,該電子圖像傳感器的光電二極管陣列的尺寸,縱橫比,視頻連接器的放大倍率,並且陣列中的各個感光元件的尺寸。 此外,特定於被成像的樣品,如對比度參數,信號 - 噪聲比,intrascene動態範圍,以及積分時間,也必須考慮。

的CCD的最終光學分辨率是光電二極管的數量和它們的大小,相對於由顯微鏡透鏡係統投射到陣列表麵上的圖像的功能。 目前可提供的CCD陣列的規模從幾百到幾千像素。 在用於科學調查設備使用的現代數組的長度範圍為1000×1000最高5000×5000傳感器元件。 在消費和科學級CCD製造的趨勢是傳感器尺寸不斷減小,而數碼相機的光電二極管小至4×4微米,目前​​已經上市。

如果至少有兩個樣品的每個可分辨單元作出的,雖然許多研究者傾向於每解析單元3的樣品,以確保有足夠的采樣,才能達到成像的顯微鏡的光學元件的樣品的足夠的分辨率。 在衍射受限光學儀器,如顯微鏡,光學分辨率以平均可見光波長(550納米)的阿貝極限為0.20微米,使用具有1.4的數值孔徑的物鏡時。 在這種情況下,為10平方微米的傳感器大小將是足夠大,以允許要匹配的光學和電子的分辨率,具有7×7微米的傳感器尺寸優選的。 雖然在CCD圖像傳感器的光電二極管更小的提高空間分辨率,還限製了裝置的動態範圍。

為匹配顯微鏡光學分辨率像素大小要求
物鏡
(數值孔徑)
分辨率範圍 
(um)
投影尺寸 
(um)
所需像素 
大小 
(um)
1X(0.04) 6.9 6.9 3.5
2X(0.06) 4.6 9.2 4.6
2X(0.10) 2.8 5.6 2.8
4X(0.10) 2.8 11.2 5.6
4X(0.12) 2.3 9.2 4.6
4X(0.20) 1.4 5.6 2.8
10X(0.25) 1.1 11.0 5.5
10X(0.30) 0.92 9.2 4.6
10X(0.45) 0.61 6.1 3.0
20X(0.40) 0.69 13.8 6.9
20X(0.50) 0.55 11.0 5.5
20X(0.75) 0.37 7.4 3.7
40X(0.65) 0.42 16.8 8.4
40X(0.75) 0.37 14.8 7.4
40X(0.95) 0.29 11.6 5.8
40X(1.00) 0.28 11.2 5.6
40X(1.30) 0.21 8.4 4.2
60X(0.80) 0.34 20.4 10.2
60X(0.85) 0.32 19.2 9.6
60X(0.95) 0.29 17.4 8.7
60X(1.40) 0.20 12.0 6
100×(0.90) 0.31 31.0 15.5
100X(1.25) 0.22 22.0 11.0
100X(1.30) 0.21 21.0 10.5
100X(1.40) 0.20 20.0 10.0
表1

在顯微鏡中,圖像通常是由光學係統投影到一個檢測器,它可以是一個人的眼睛,電圖象傳感器,或在傳統的薄膜的化學敏感的乳劑的視網膜表麵。 為了優化所產生的圖象的信息內容,檢測器的分辨率必須密切匹配的顯微鏡。 可見光的波長譜,用於創建一個標本的圖象是決定性因素,相對於光學分辨率的顯微鏡裝置的性能之一。 較短的波長(375-500納米)是能夠解決的細節在更大程度比是在較長波長(大於500納米)的。 空間分辨率的限製是通過光學係統,即通常被稱為衍射極限分辨率的術語還決定由光的衍射。 研究者已經推導出了用於表示數值孔徑,波長和光學拆分幾個之間的關係的公式:

(1)
r = λ/(2 × NA)

 

(2)
r = 0.61 × λ/NA

 

(3)
r = 1.22 × λ/(NAObj + NACond)

其中,r是分辨率(2試樣點之間的最小可分辨間距),NA等於物鏡的數值孔徑,λ是波長,NA(OBJ)等於物鏡的數值孔徑,和NA(cond)是聚光鏡的數值孔徑。 注意,等式(1)(2)由乘法係數,這是0.5為公式(1)和0.61為差異方程(2)。 這些方程是基於多種因素,包括各種由光學物理學家作出解釋的物鏡和聚光鏡的行為的理論計算的,並且不應被認為是任何一個一般物理定律的絕對值。 該假設是2點光源可以解決(單獨成像)時通過的來源之一產生的艾裏斑的中心與所述第一階反射在第二艾裏斑的衍射圖案,被稱為瑞利條件重疊標準 。 在某些情況下,如共聚焦和多光子熒光顯微鏡,分辨率實際上可能超過置於由這三個方程中的任何一個的限製。 其它因素,如低樣品的對比度和亮度不理想,可以用於較低分辨率,並且更經常的情況是,R(使用550納米的中等光譜波長約0.20微米)和數值孔徑的真實世界的最大值1.35至1.40不能在實踐中實現。

當在顯微鏡是在完美對準,並與台下聚光適當匹配的物鏡,那麽物鏡的數值孔徑值可以代入方程(1)(2),與添加的結果是等式(3)簡化為公式(2 )。 要注意的一個重要概念就是倍率沒有出現在任何這些方程的一個因素,因為隻有數值孔徑和照明的波長測定試樣的分辨率。 如上麵提到的(並且可以在等式可以觀察到)的光的波長是在顯微鏡的分辨率的重要因素。 較短波長產生較高的分辨率(對r值越低),反之亦然。 在光學顯微鏡的最大分辨率是實現了近紫外光,最短的有效成像波長。 近紫外光之後是藍色,然後綠色,最後紅光在解決標本細節的能力。 在大多數情況下,顯微鏡使用由鎢 - 鹵素燈泡產生的廣譜白光照亮標本。 可見光光譜集中在大約550納米,綠色光的主波長(AG亚游集团的眼睛是最敏感的綠光)。 它是這樣的波長,是用來計算分辨率值的教程,並在表1中呈現。 數值孔徑值也是在這些方程中重要和更高的數值孔徑也將產生較高的分辨率(見表1)。



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