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显微物镜数值孔径图像式测量方法

1范围

本文件描述了显微物镜数值孔径图像式测量方法的测试原理、测试环境、测试装置、测试步骤以及数据处理与分析。

本文件适用于数值孔径名义值大于1.00的无限远校正显微物镜。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T26600—2011显微镜光学显微术用浸液

JB/T8230.4—1997显微镜用盖玻片

JJF1059.1—2012测量不确定度评定与表示

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1物镜objective

物体成初次像的成像系统的第一部件。由透镜、透镜装配件及相关部件组成，单独或与镜筒透镜组合使用。

[来源：GB/T27668.1—2011，3.105]

3.2无限远校正物镜infinity-correctedobjective

物体的初次像距校正在无限远，因而需用对应镜筒透镜的物镜。

[来源：GB/T27668.1—2011，3.105.3]

3.3数值孔径numericalaperture

NA

以nsinu表示，其中n为物镜与物体之间介质的折射率，u为物镜孔径角的一半。

[来源：GB/T27668.1—2011，3.10.4，有修改]

3.4

盖玻片coverglass

用于覆盖显微标本的矩形或圆形的薄玻璃片

注：因为盖玻片的厚度、折射率和色散会影响计算和校正，所以设计时盖玻片被看作是物镜的一部分。其厚度、折射率和色散的公差按JB/T8230.4—1997要求。

[来源：GB/T27668.1—2011，3.34]

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3.5景深depthoffield

（在物空间）在像平面和物镜的位置固定时，物平面前后的物体在像平面上仍能成清晰像的轴向空间深度。

[来源：GB/T27668.1—2011，3.36]

3.6

焦距focallength

从物镜的主平面到相应的焦平面之间的沿轴距离。

[来源：GB/T27668.1—2011，3.60，有修改]

3.7

镜筒透镜tubelens

作为无限远校正物镜的基本组件的中间透镜。

[来源：GB/T27668.1—2011，3.86.10，有修改]

3.8

浸液immersionliquid

指定适用于浸没物镜与物体之间空间的液体，常用的有浸油、水或甘油。

注：因为在校正计算时，浸液被看作物镜的一部分，因此对其折射率和色散（或阿贝常数）的要求是严格的。[来源：GB/T27668.1—2011，3.77，有修改]

3.9

全反射圆直径diameteroftotalreflectioncircle

物镜数值孔径测试图像中圆环的内圆直径。

3.10

数值孔径圆直径diameterofnumericalaperturecircle

物镜数值孔径测试图像中圆环的外圆直径。

4测试原理

显微物镜数值孔径图像式测量方法见图1，测量光光源发出的光经过准直扩束镜组形成一束平行光，该平行光经分光棱镜反射后进入待测物镜，再经浸液后聚焦于盖玻片下表面。盖玻片下方为空气，光线由盖玻片入射到空气时，会发生反射和折射。将入射光线与盖玻片法线之间的夹角定义为入射角。基于全反射原理，入射角大于全反射临界角的光线将发生全反射，入射角小于临界角的光线的将小部分反射和大部分折射。经盖玻片下表面反射的光线再次经待测物镜形成一束边缘强、中心弱的圆环形平行光束，最后经分光棱镜到达图像传感器。

图像传感器接收到的图像为一个中心亮度低、边缘亮度高的圆环形图案，称为物镜数值孔径测试图像。中心亮度低的圆形区域是由入射角小于全反射临界角的光线形成，边缘亮度高的圆环部分由入射角大于全反射临界角的反射光线形成。

注1：在物镜设计时，盖玻片被看作是物镜的一部分，其厚度、折射率和色散的公差按JB/T8230.4—1997要求，测试时，需准备满足要求的盖玻片。

注2：在物镜设计时，浸液被看作是物镜的一部分，其折射率、色散等特性按GB/T26600—2011要求，浸液常用的有浸油、水或甘油。测试时，需根据待测物镜要求准备与之匹配的浸液。

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标引序号说明：

1——LED光源；

9——测量光光源；

2——聚光镜；

10——准直扩束镜组；

3——盖玻片；

11——入射角大于全反射临界角的光线；

4——浸液；

12——入射角小于全发射临界角的光线；

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