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  • 面对面想你

    第11楼2009/02/20

    答案是否定的!

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  • 蓝莓口香糖

    第12楼2009/02/20

    数值孔径就是个光路张角。“数值孔径大,放大倍数也大”,这个关系只有在固定像距的情况下才比较明显。这个时候,对于尺寸相同的透镜,必须缩小物距才能提高数值孔径,这就要求缩小焦距,而这种变化的后果之一就是放大倍数提高了。如同我前面说过的,放大倍数的提高只是个副产品,它不是提高分辨率的原因。我前面也给出了个带数值的例子。不过,在这里讨论太多光学显微镜的问题有点跑题。

    tygk98 发表:物镜的数值孔径不是放大倍数,但物镜的数值孔径越大,放大倍数也越大。

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  • longwood

    第13楼2009/02/20

    drizzlemiao已经说的很清楚了。我再补充一下。

    我们为什么需要显微镜?因为人眼的分辨率大概在0.2mm左右。任何小于0.2mm的物体细节,肉眼若是能看见,必须通过成像系统将其放大。

    因此一方面放大倍数还是很重要的。比如要是想看见2nm的物体细节,最终能被眼睛直接观察到的放大倍数应不能低于10万倍。

    但是另一方面,任何一个成像系统都是不完美的。都有其分辨率。分辨率决定了最终所能观察的细节。如果显微镜分辨率为10个纳米,那即使增加后级放大倍数,增加到100亿倍都没有任何意义,所能观察的细节还是限定在10纳米。

    对一台显微镜,放大倍数的增加一般很简单, 比如通过增加后级透镜来增加放大倍数。甚至像胶片,CCD这样的记录媒质也能增加放大倍数。比如CCD的感光像素尺寸一般为25微米。但是在电脑屏幕上显示一张照片,15寸显示器全屏显示一张1k x 1k 的CCD照片,每个像素大概是300个微米。 这样通过电脑显示就又放大了10倍左右。但是这样放大的意义并不大。 最重要的是分辨率。光学显微镜和透射电子显微镜分辨率限制不一样。

    光学显微镜的分辨率主要受可见光波长的影响。由瑞利公式得知,分辨率一般为波长的一半左右。可见光波长大约几百个纳米,所以光学显微镜分辨率可想而知。

    高能电子的波长非常短,对普通200 kV的加速电压, 电子波长仅为0.0025纳米。 当然一般TEM分辨率达不到那么高,主要不是受波长,而是受物镜的球差影响。即离轴的电子束随入射角度不同,无法汇集到同一点。

    虽然透射电镜里面有多级透镜,但是分辨率主要受物镜影响。因为物镜的放大倍数特别高,因此物距特别短, 物体似乎紧贴着透镜,因此很多电子都是离轴入射的,所以球差影响很大。后级透镜的物距要大很多, 电子束几乎都是平行光轴入射,球差的影响就小多了。

    由此可见分辨率决定了电镜的性能,但是放大倍数也很重要。特别要注意的是,由于实际图像被记录在底片或者CCD上,不能让记录的感光单元成为限制分辨率的另外一个因素。这时要有足够的放大倍数。

    以前胶片记录,一般认为放大倍数不宜太大,几十万倍即可。但是现在通常采用CCD记录, 如果定量的高分辨分析,放大倍数应该要更大一点,好像要100万倍以上(参考文献我忘了,如果找到再贴上来)。一个原因是胶片的感光颗粒大概10个微米或更小(虽然一个电子不仅使一个颗粒感光,这是另外的问题),而CCD的像素尺寸25个微米。所以胶片可以冲印时可以放的更大。而考虑到采样定理,在进行定量的高分辨分析时,CCD记录时电镜本身的直接放大倍数要更大些比较好。

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  • lqzjf121323

    第15楼2009/02/21

    总结一下大家的观点,是否可以这样说:高分辩率的电镜需要较高的放大倍数,但放大倍数高的时候并不就是高分辨,低分辩的电镜也可以得到较高倍数的像,只是由于物镜所限,分辨率较低,得不到比低倍数下更多的信息。

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  • 爱杰杰

    第16楼2009/02/21

    学习中

    tygk98 发表:对于有聚光镜的显微镜,分辨率的计算公式为:L=0.61λ/NA,式中L为最小分辨距离;λ为光线的波长;NA为物镜的数值孔径。

    可见分辨率是由物镜的NA值与光线的波长两个因素决定的。物镜的数值孔径越大,光线波长越短,则L值越小,分辨率就越高。

    所以,高分辨率与物镜的放大倍数是有一定关系的。放大倍数若不够,分辨率也上不去。通常能达到150万倍或以上的电镜,可称为高分辨电镜,点分辨率应能达到:0.14nm,线分辨率应能达到:0.23nm。

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  • tygk98

    第17楼2009/02/21

    如果谁能找到一台150万倍以上的低分辨透射电镜,请说出具体的型号是什么,其点分辨率和线分辨率分别是多少纳米。

    lqzjf121323 发表:总结一下大家的观点,是否可以这样说:高分辩率的电镜需要较高的放大倍数,但放大倍数高的时候并不就是高分辨,低分辩的电镜也可以得到较高倍数的像,只是由于物镜所限,分辨率较低,得不到比低倍数下更多的信息。

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  • tygk98

    第18楼2009/02/21

    显微镜的物镜数值孔径与物镜倍数和分辨率的关系如下:

    物镜倍数 4x 10x 20x 40x 90x 100x

    数值孔径 0.1 0.25 0.40 0.65 1.25 1.30

    分辨率um 2.75 1.1 0.68 0.24 0.22 0.21

    iamikaruk 发表:这个我不太同意,数值孔径和放大倍数没有关系。

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  • 蓝莓口香糖

    第19楼2009/02/21

    正解,看懂了。

    lqzjf121323 发表:总结一下大家的观点,是否可以这样说:高分辩率的电镜需要较高的放大倍数,但放大倍数高的时候并不就是高分辨,低分辩的电镜也可以得到较高倍数的像,只是由于物镜所限,分辨率较低,得不到比低倍数下更多的信息。

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  • 蓝莓口香糖

    第20楼2009/02/21

    这种关系只是个表象关系,并不是必然的。分辨率高,把放大倍数设计得高一些可以把细节充分显示出来。对于分辨率低的镜头,倍数太高也看不清楚,何必多花力气呢?毕竟高倍的镜头不容易制造。这就好比是汽车和油箱的关系。大汽车通常配大油箱,这只是一种实用上的考虑。但并不意味着大汽车必然要配大油箱。

    tygk98 发表:显微镜的物镜数值孔径与物镜倍数和分辨率的关系如下:

    物镜倍数 4x 10x 20x 40x 90x 100x

    数值孔径 0.1 0.25 0.40 0.65 1.25 1.30

    分辨率um 2.75 1.1 0.68 0.24 0.22 0.21

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  • iamikaruk

    第21楼2009/02/21

    装备analytical polepiece的JEM-2010,最大放大倍数1.5 Mx。
    另外,孔径角相当于物镜光阑,是个随便可调的东西。只是为了最好的分辨率或者是衬度,孔径角才“固定”下来,实际上孔径角与放大倍数是完全两码事。

    tygk98 发表:如果谁能找到一台150万倍以上的低分辨透射电镜,请说出具体的型号是什么,其点分辨率和线分辨率分别是多少纳米。

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