หากคุณเคยซื้อวัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์ ไม่ว่าจะเป็นห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัย การตรวจสอบทางอุตสาหกรรม หรือการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพ คุณอาจสะดุดกับคำว่า "วัตถุประสงค์ไม่มีสี 195" หรือ "วัตถุประสงค์ไม่มีสี 185" และสงสัยว่าตัวเลขนั้นหมายถึงอะไร ในฐานะคนที่ทำงานด้านการจัดหาเลนส์ของกล้องจุลทรรศน์มานานกว่าทศวรรษ ฉันสับสน: รหัสสามหลักนั้นไม่ได้เป็นเพียงป้ายกำกับแบบสุ่ม เป็นข้อกำหนดที่สำคัญซึ่งเชื่อมโยงกับการออกแบบกลไก ระยะการทำงาน และรูรับแสงเชิงตัวเลข (NA) ซึ่งเป็นตัวชี้วัดที่สำคัญที่สุดเพียงตัวเดียวที่ระบุว่าวัตถุประสงค์สามารถแก้ไขรายละเอียดได้ดีเพียงใด วันนี้ เราจะแจกแจงรายละเอียดอย่างชัดเจนว่าตัวเลข 195 หมายถึงอะไร และที่สำคัญกว่านั้น ตอบคำถามที่ทีมของเราถูกถามบ่อยที่สุด: ค่ารูรับแสงตัวเลขของวัตถุไม่มีสี 195 คืออะไร
ขั้นแรก เรามาทำความเข้าใจเรื่องนี้เป็นพื้นฐานกันก่อน วัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์จัดหมวดหมู่ตามมาตรฐานความยาวท่อแกนหลักสองแบบ: ความยาวท่อจำกัดแบบดั้งเดิม (วัดเป็นมิลลิเมตร) และการออกแบบที่แก้ไขค่าอนันต์ ตัวเลข 185 และ 195 เป็นมาตรฐานความยาวท่อจำกัด เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่กล้องจุลทรรศน์แบบผสมส่วนใหญ่ใช้ท่อที่มีความยาว 160 มม. แต่ระบบที่เก่ากว่าซึ่งปัจจุบันเป็นรุ่นเก่านั้นอาศัยผู้ผลิตท่อขนาด 180 มม. ได้ปรับความยาวของท่อเป็น 185 มม. เพื่อปรับปรุงความคมชัดของภาพและลดความคลาดเคลื่อนทรงกลมในเลนส์ไม่มีสีในยุคแรก ๆ ต่อมามาตรฐาน 195 พัฒนาขึ้นมาเพื่อเพิ่มระยะการทำงานและ NA ให้สูงขึ้นโดยไม่กระทบต่อการแก้ไขสี กลายมาเป็นมาตรฐานสำหรับทั้งกล้องจุลทรรศน์เพื่อการสอนระดับเริ่มต้นและระบบการวิจัยระดับกลางที่ไม่ต้องใช้เลนส์ที่มีการแก้ไขแบบอินฟินิตี้
ตามคำจำกัดความแล้ว วัตถุประสงค์ที่ไม่มีสีจะถูกต้องสำหรับความยาวคลื่นสองช่วงของแสง (โดยปกติคือสีแดงและสีน้ำเงิน) เพื่อลดความคลาดเคลื่อนของสี ทำให้มีความแม่นยำมากกว่าระบบเลนส์เดี่ยวธรรมดามาก หมวดหมู่วัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์ไม่มีสีครอบคลุมทั้งการออกแบบที่มีขอบเขตจำกัดและไม่มีที่สิ้นสุด แต่มาตรฐานจำกัด 195 รายการนั้นมีเฉพาะสำหรับไม่มีสี แม้ว่าการออกแบบที่ไม่มีที่สิ้นสุดบางรูปแบบจะทับซ้อนกันในด้านประสิทธิภาพก็ตาม ตอนนี้ ค่ารูรับแสงแบบตัวเลข: NA = n * sin(θ) โดยที่ n คือดัชนีการหักเหของตัวกลางระหว่างวัตถุและตัวอย่าง (1.0 สำหรับอากาศ 1.515 สำหรับน้ำมันแช่) และ θ คือมุมครึ่งของกรวยแสงที่วัตถุสามารถรวบรวมได้ NA ที่สูงกว่าหมายถึงความละเอียดที่ดีกว่าตามขีดจำกัดการเลี้ยวเบนของ Abbe นั่นคือความละเอียด d = 0.61แลมบ์ / NA ดังนั้น NA ที่สูงกว่าจะทำให้มองเห็นรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ได้
สำหรับวัตถุประสงค์ที่ไม่มีสี 195 รายการ NA ไม่ใช่ตัวเลขขนาดเดียวที่เหมาะกับทุกคน มันปรับขนาดตามกำลังขยายของวัตถุประสงค์ เช่นเดียวกับที่ทำกับอะโครมาที่มีความยาวท่อจำกัดใดๆ เรามาแสดงรายการกำลังขยายแบบไม่มีสีที่พบบ่อยที่สุด 195 แบบและค่า NA ที่สอดคล้องกัน ซึ่งเราได้ปรับแต่งมาตลอดหลายปีของการผลิตที่ร้านของเรา:
- วัตถุประสงค์ไม่มีสี 2x 195: NA ~0.06
- วัตถุประสงค์ไม่มีสี 4x 195: NA ~0.10
- วัตถุประสงค์ไม่มีสี 10x 195: NA ~0.25
- วัตถุประสงค์ไม่มีสี 20x 195: NA ~0.40
- วัตถุประสงค์ไม่มีสี 40x 195: NA ~0.65 (แห้ง ไม่ใช่การแช่น้ำมัน)
- วัตถุประสงค์ไม่มีสี 100x 195: NA ~1.25 (การแช่น้ำมัน สูงสุดสำหรับมาตรฐานนี้)
เดี๋ยว เรามาเปรียบเทียบกันกับ 185 Achromatic Objective รุ่นเก่าๆ ที่จะมองสิ่งนี้ในมุมมอง ไฟไนต์อะโครมาขนาด 40x 185 มักจะปิดที่ NA ~0.55 ในขณะที่การออกแบบ 195 จะเพิ่มค่านั้นเป็น 0.65 นั่นคือความแตกต่างที่จับต้องได้ - ความละเอียดที่ดีกว่าสำหรับการขยายขนาดเดียวกัน นอกจากนี้ มาตรฐาน 195 ยังขยายระยะการทำงานอีกด้วย: 20x 195 achromat มีระยะการทำงาน ~3.3 มม. เทียบกับ ~2.5 มม. สำหรับ 185 20x ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับตัวอย่างที่หนาขึ้นหรือต้องการระยะห่างมากขึ้น เช่น เวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ หรือการเพาะเลี้ยงเซลล์ที่มีชีวิต
แต่นี่คือข้อผิดพลาดทั่วไปที่ผู้คนทำ: สมมติว่าวัตถุประสงค์ไม่มีสีทั้งหมดที่มีกำลังขยายเท่ากันนั้นมี NA เท่ากัน นั่นไม่เป็นความจริง และด้วยเหตุนี้ การตรวจสอบว่าวัตถุประสงค์ไม่มีสี 195 ถูกสร้างขึ้นตามข้อมูลจำเพาะความยาวท่อ 195 ที่แน่นอนจึงเป็นสิ่งสำคัญมาก เลนส์นอกยี่ห้อที่ราคาถูกกว่าบางตัวจะตัดมุม โดยออกแบบเลนส์แบบ 195 ที่ไม่เหมาะกับความยาวท่อที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ NA ลดลงและภาพไม่ชัดเจนเมื่อใช้กำลังขยายสูง เลนส์ไม่มีสี 195 ชิ้นของเราได้รับการตัดเฉือนอย่างแม่นยำเพื่อให้ตรงกับความยาวท่อ 195 มม. อย่างสมบูรณ์แบบ ดังนั้นค่า NA ของเลนส์จึงถึงเป้าหมายเหล่านั้นอย่างสม่ำเสมอ ไม่ใช่เรื่องน่าประหลาดใจ
แล้วสิ่งนี้จะเป็นอย่างไรเมื่อเปรียบเทียบกับตัวเลือกที่แก้ไขค่าอนันต์ ซึ่งเป็นมาตรฐานสำหรับกล้องจุลทรรศน์วิจัยสมัยใหม่ เลนส์ใกล้วัตถุคอนทราสต์สูง Infinity Plan และเลนส์ใกล้วัตถุแบบไม่มีสี Infinite Plan ใช้การออกแบบที่เน้นแสงไปยังระยะอนันต์ก่อนเลนส์หลอด ซึ่งให้ความยืดหยุ่นมากขึ้นในการเพิ่มอุปกรณ์เสริม เช่น ฟิลเตอร์หรือกล้อง โดยทั่วไปค่า NA ของพวกมันจะสูงกว่าอะโครมาติกส์จำกัด 195 เล็กน้อยที่กำลังขยายเท่ากัน: อะโครมาติก 40x ที่แก้ไขแบบอินฟินิตี้อาจมี NA ~0.75 ในขณะที่เวอร์ชันจำกัด 195 คือ 0.65 แต่สำหรับการใช้งานที่ต้นทุนเป็นปัจจัย หรือคุณกำลังเปลี่ยนกล้องจุลทรรศน์หลอดจำกัดรุ่นเก่า วัตถุประสงค์ไม่มีสี 195 ยังคงไม่มีใครเทียบได้ มันมอบประสิทธิภาพที่คุณต้องการโดยไม่ต้องมีป้ายราคาระดับพรีเมียมของเลนส์ Infinity
เรามาพูดถึงกรณีการใช้งานจริงเพื่อทำให้สิ่งนี้เป็นรูปธรรมกัน ห้องปฏิบัติการชีววิทยาระดับมัธยมปลายที่ใช้อะโครมา 40x 195 สามารถมองเห็นลายเส้นบนเส้นใยกล้ามเนื้อหรือโครงสร้างของผนังเซลล์พืชได้อย่างง่ายดาย ซึ่งเป็นรายละเอียดที่จะถูกเบลอด้วยค่าเทียบเท่า NA 185 ที่ต่ำกว่า สำหรับการควบคุมคุณภาพระดับอุตสาหกรรม เลนส์อะโครมา 10x 195 ที่มี NA 0.25 สามารถแยกแยะข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ ในการพิมพ์บนแผงวงจรที่เลนส์ NA ที่มีสเปคต่ำกว่า 0.15 จะพลาดได้ แม้แต่สำหรับนักกล้องจุลทรรศน์ที่เป็นงานอดิเรก NA ของ 195 ก็สร้างความแตกต่างอย่างมากในการดูไดอะตอมฟรัสทูลหรือละอองเกสรดอกไม้ด้วยความชัดที่คมชัด
คุณอาจสงสัยว่า: แล้วน้ำมันแช่สำหรับอะโครเมติกส์ 195 ล่ะ? การแช่น้ำมันขนาด 100x195 เป็นเหมือนม้าหมุน โดยมี NA 1.25 ซึ่งเป็นค่า NA ในทางปฏิบัติสูงสุดสำหรับอะโครมาที่มีขอบเขตจำกัด 195 หากคุณพยายามที่จะเพิ่มสูงขึ้น เช่น 1.4 คุณจะต้องมีระยะการทำงานที่ยาวขึ้นเพื่อรองรับการแช่ แต่มาตรฐานความยาวท่อ 195 ไม่อนุญาตให้มีการแลกเปลี่ยนกับการแก้ไขไม่มีสี สำหรับงานที่มีความละเอียดสูงมาก NA นั้นต่ำกว่าวัตถุประสงค์การแช่แบบอินฟินิตี้สมัยใหม่ แต่สำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการและภาคสนามเป็นประจำ ก็เพียงพอแล้ว
ประเด็นสำคัญอีกประการหนึ่ง: ความยาวท่อ 195 ยังส่งผลต่อ parfocality และ parcentrality ด้วย ความเหลื่อมล้ำหมายความว่าเมื่อคุณเปลี่ยนวัตถุประสงค์ กลุ่มตัวอย่างจะยังคงอยู่ในโฟกัสเป็นส่วนใหญ่ และความเท่าเทียมหมายความว่ากลุ่มตัวอย่างจะคงอยู่ตรงกลางขอบเขตการมองเห็น วัตถุประสงค์ไม่มีสี 195 ประการของเราสอดคล้องกับมาตรฐาน 195 ดังนั้นจึงทำงานได้อย่างราบรื่นกับกล้องจุลทรรศน์ที่ออกแบบมาสำหรับท่อที่มีความยาวจำกัด 195 มม. ทำให้ไม่จำเป็นต้องปรับเทียบเพิ่มเติมเมื่อเปลี่ยนเลนส์ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาได้มากสำหรับห้องปฏิบัติการที่ทำการทดสอบหลายครั้งตลอดทั้งวัน
ตอนนี้ เราจะมาตอบคำถามทั่วไปที่เราได้รับจากลูกค้าที่กำลังติดตั้งกล้องจุลทรรศน์รุ่นเก่า: ฉันสามารถใช้วัตถุประสงค์ไม่มีสี 195 กับกล้องจุลทรรศน์ขนาด 185 หรือ 160 มม. ได้หรือไม่ มันไม่แนะนำ ความยาวของท่อไม่ตรงกันจะทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนทรงกลม ซึ่งจะทำให้ NA ที่มีประสิทธิภาพลดลงและลดคุณภาพของภาพ หากคุณมีกล้องจุลทรรศน์แบบหลอด 185 รุ่นเก่า ให้ใช้วัตถุประสงค์ไม่มีสี 185 เช่นเดียวกับที่เรามีจำหน่าย เพื่อให้ได้ NA และประสิทธิภาพที่ถูกต้อง การพยายามบังคับเลนส์ 195 เข้ากับระบบ 185 จะส่งผลให้ภาพเบลออย่างน่าหงุดหงิด ไม่ว่าเลนส์จะดีแค่ไหนก็ตาม
แล้วการแก้ไขสีล่ะ? เรามุ่งเน้นไปที่ NA แต่มาตรฐานไม่มีสี 195 ยังระบุด้วยว่าเลนส์จะแก้ไขความยาวคลื่นสองค่า (สีแดงและสีน้ำเงิน) ซึ่งขจัดความคลาดเคลื่อนสีส่วนใหญ่ สำหรับชีววิทยาทั่วไป การตรวจสอบวัสดุ และการสอน แค่นั้นก็เพียงพอแล้ว หากคุณต้องการการแก้ไขสีเต็มรูปแบบสำหรับการถ่ายภาพระดับมืออาชีพหรือการวิจัยที่ต้องใช้ความยาวคลื่นตั้งแต่ 3 ช่วงขึ้นไป คุณจะต้องการแผน Apochromat ซึ่งเป็นการอัพเกรด แต่แบบไม่มีสี 195 แบบนั้นเหมาะสำหรับการใช้งานที่ไม่เฉพาะเจาะจงส่วนใหญ่
มาดูข้อมูลประสิทธิภาพบางส่วนที่เรารวบรวมในช่วงหลายปีที่ผ่านมาเพื่อสำรองข้อมูลนี้กัน เมื่อเร็วๆ นี้ ลูกค้าได้ทดสอบเลนส์ไม่มีสี 40x 195 ของเรากับเลนส์ 40x "สไตล์ 195" ของคู่แข่ง พวกเขารายงานว่าเลนส์ของเรามีความละเอียด ~0.42 ไมครอน (โดยใช้ NA 0.65, แลมบ์ดา 550 นาโนเมตร) ในขณะที่เลนส์ของคู่แข่งมีความละเอียดเพียง ~0.53 ไมครอน ซึ่งแย่กว่าความละเอียด 0.49 ไมครอนของมาตรฐาน 185 เท่านั้น ช่องว่างนั้นมาจาก NA ที่ต่ำกว่าโดยตรงในเลนส์ของคู่แข่งที่ไม่ตรงตามข้อกำหนด วัตถุประสงค์ที่ไม่มีสี 195 รายการของเราบรรลุถึงหรือเกินกว่าค่า NA ที่เผยแพร่อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากเรายึดมั่นในการออกแบบความยาวท่อ 195 อย่างเคร่งครัด
ดังนั้น เพื่อวนกลับไปที่คำถามเดิม: ค่ารูรับแสงที่เป็นตัวเลขของวัตถุไม่มีสี 195 ขึ้นอยู่กับกำลังขยาย โดยรุ่นที่พบบ่อยที่สุดจะมีตั้งแต่ 0.06 (2x) ถึง 1.25 (100x น้ำมัน) นั่นไม่ใช่ตัวเลขสุ่ม แต่เชื่อมโยงโดยตรงกับมาตรฐานความยาวท่อจำกัด 195 ซึ่งทำให้ NA ระยะการทำงาน และการแก้ไขสีสมดุล สำหรับใครก็ตามที่ใช้กล้องจุลทรรศน์ไฟไนต์ทิบ การเลือกวัตถุไม่มีสี 195 ของแท้เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการรับ NA และความละเอียดที่คุณต้องการโดยไม่ต้องจ่ายเงินแพงเกินไปสำหรับเลนส์อินฟินิตี้
หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับวัตถุประสงค์ไม่มีสี 195 หรือต้องการรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเปรียบเทียบกับวัตถุประสงค์อื่นๆ เราพร้อมให้ความช่วยเหลือ ไม่ว่าคุณจะเปลี่ยนเลนส์เก่าสำหรับการตั้งค่าในห้องปฏิบัติการ อัปเกรดกล้องจุลทรรศน์สำหรับการสอน หรือจัดหาการควบคุมคุณภาพทางอุตสาหกรรม ทีมงานของเราสามารถช่วยแนะนำข้อมูลจำเพาะ กรณีใช้งานแอปพลิเคชัน และค้นหารุ่นที่เหมาะกับความต้องการของคุณได้ อย่าลังเลที่จะติดต่อเราเพื่อหารือเกี่ยวกับความต้องการของคุณ
อ้างอิง
- Inoué, S., และ Spring, KR (1997) กล้องจุลทรรศน์วิดีโอ: พื้นฐาน เพลนัมเพรส.
- สมิธ ดับบลิวเจ (2000) วิศวกรรมทัศนศาสตร์สมัยใหม่ (ฉบับที่ 4) แมคกรอ-ฮิลล์.
- ศูนย์ทรัพยากรกล้องจุลทรรศน์โอลิมปัส (2023) รูรับแสงและความละเอียดเชิงตัวเลข สืบค้นจากกล้องจุลทรรศน์.olympus-lifescience.com
- กล้องจุลทรรศน์นิคอน (2023) การออกแบบและข้อมูลจำเพาะของเลนส์ใกล้วัตถุ สืบค้นจาก www.microscopyu.com