Quale obiettivo del microscopio ha l'ingrandimento più basso?

Risposta rapida: sulla maggior parte dei microscopi composti standard, la lente dell'obiettivo 4x ha l'ingrandimento più basso ed è comunemente chiamata obiettivo di scansione . Il suo ampio campo visivo e la distanza di lavoro relativamente lunga lo rendono utile per localizzare e centrare un campione prima di passare all'ingrandimento 10x, 40x o superiore. Tuttavia, i sistemi industriali e di ricerca specializzati possono utilizzare anche obiettivi 1x, 2x, 2,5x o altri obiettivi a basso ingrandimento.

Punti chiave

• L'obiettivo di scansione 4x è solitamente l'obiettivo con il potere più basso su un microscopio composto standard per aule o laboratori.

• Con un oculare 10x, un obiettivo 4x fornisce un ingrandimento visivo totale di 40x.

• Iniziare a bassa potenza offre una visione più ampia, facilita la messa a fuoco e riduce il rischio che l'obiettivo entri in contatto con il vetrino.

• Il campo visivo, l'apertura numerica, la risoluzione e la distanza di lavoro dipendono dall'obiettivo specifico e dal sistema microscopico; l'ingrandimento da solo non li determina.

• I microscopi industriali e OEM specializzati possono utilizzare obiettivi inferiori a 4x, pertanto è necessario controllare sempre l'ingrandimento inciso e la scheda tecnica del produttore.

Quale obiettivo ha il potere di ingrandimento più basso?

Obiettivo 4x

In un comune microscopio composto dotato di obiettivi 4x, 10x, 40x e 100x, l' obiettivo 4x fornisce l'ingrandimento più basso . Normalmente viene selezionato per primo perché mostra un'area del campione più ampia e rende più facile individuare l'area di interesse.

Quando l'osservazione visiva utilizza un oculare 10x, l'ingrandimento totale viene calcolato come:

Ingrandimento visivo totale = ingrandimento dell'obiettivo × ingrandimento dell'oculare

Pertanto, un obiettivo 4x utilizzato con un oculare 10x fornisce un ingrandimento visivo totale di 40x.

I nomi descrittivi non sono del tutto coerenti. Alcuni materiali didattici chiamano l'obiettivo 4x 'bassa potenza' e l'obiettivo 10x 'media potenza'. L'ingrandimento inciso sul barilotto dell'obiettivo è più affidabile del nome descrittivo.

Perché dovresti iniziare con l'obiettivo a potenza più bassa?

Si consiglia di iniziare con l'obiettivo di scansione 4x per diversi motivi pratici.

Campo visivo più ampio

Un obiettivo a ingrandimento inferiore normalmente visualizza un'area del campione più ampia. Ciò aiuta l'utente a trovare il campione, a riconoscerne la struttura complessiva e a centrare la regione che verrà successivamente esaminata con un ingrandimento maggiore.

Messa a fuoco iniziale più semplice

L'obiettivo 4x è generalmente meno sensibile ai piccoli cambiamenti di messa a fuoco rispetto a un obiettivo con ingrandimento maggiore. Gli utenti possono visualizzare il campione più facilmente prima di passare a 10x o 40x.

Più spazio di lavoro

All'interno di una serie di obiettivi convenzionali, gli obiettivi con ingrandimento inferiore hanno generalmente una distanza di lavoro maggiore. Ciò fornisce più spazio tra l'elemento anteriore dell'obiettivo e il vetrino, riducendo il rischio di contatto accidentale. La distanza di lavoro effettiva varia ancora in base alla progettazione dell'obiettivo e deve essere verificata sulla scheda tecnica del modello.

Uno peer-reviewed di Scientific Reports ha documentato un sistema di microscopio che utilizza un studio Obiettivo 5x/0,15 NA con una distanza di lavoro di 12 mm e un campo visivo di 2,6 × 2,6 mm, rispetto a un obiettivo 10x/0,30 NA con una distanza di lavoro di 11 mm e un campo visivo di 1,3 × 1,3 mm . Questi valori specifici del sistema illustrano come cambiano insieme ingrandimento, NA, distanza di lavoro e campo visivo; non dovrebbero essere trattati come specifiche universali per ogni obiettivo 5x o 10x.

Una transizione più sicura verso un potere superiore

Una volta che il campione è messo a fuoco e centrato a 4x, è più semplice passare a un obiettivo con ingrandimento maggiore senza perdere l'area di interesse. La ricentratura è importante perché l'area visibile del campione diventa più piccola all'aumentare dell'ingrandimento.

Come cambiano il campo visivo, l'apertura numerica e la distanza di lavoro

L'ingrandimento influisce su ciò che vede l'utente, ma non descrive la prestazione ottica completa di un obiettivo.

Campo visivo

Per l'osservazione visiva attraverso un oculare, il diametro approssimativo del campo del campione può essere calcolato come:

Diametro del campo del campione ≈ numero del campo dell'oculare ÷ ingrandimento dell'obiettivo

Ad esempio, un microscopio con un numero di campo pari a 20 fornirebbe i seguenti campi visivi approssimativi:

Questi sono esempi calcolati, non specifiche universali. Un microscopio con un numero di campo, una configurazione tubo-lente, un'ottica relè o un sistema di telecamere diversi produrrà un campo visivo diverso.

Apertura numerica e risoluzione

L'apertura numerica (NA) descrive la capacità di un obiettivo di accettare la luce che forma l'immagine e di risolvere i dettagli più fini del campione. Un ingrandimento maggiore non garantisce automaticamente una risoluzione migliore; la risoluzione utile dipende anche da NA, lunghezza d'onda dell'illuminazione, correzione ottica, contrasto del campione e allineamento del sistema.

Ad esempio, una serie plan-acromatica convenzionale può utilizzare un NA di circa 0,10 a 4x, 0,25 a 10x e 0,40 a 20x. Questi valori sono esempi rappresentativi piuttosto che specifiche per ogni obiettivo. Utilizzare sempre il NA inciso sulla canna o riportato nella scheda tecnica del produttore.

Utilizzando la relazione di Rayleigh discussa nella revisione peer-reviewed di Goodwin, D = 0,61λ/NA, La luce da 550 nm fornisce valori teorici di risoluzione laterale di circa 3,36 µm a NA 0,10, 1,34 µm a NA 0,25 e 0,84 µm a NA 0,40 . Si tratta di stime di diffrazione calcolate piuttosto che di specifiche di sistema garantite; le prestazioni effettive dipendono anche dall'illuminazione, dal contrasto, dalle aberrazioni, dal campionamento e dall'allineamento.

un articolo sottoposto a revisione paritaria di Biophysical Reviews Lo riporta Una luce da 500 nm con un obiettivo NA 1,4 corrisponde ad una risoluzione spaziale teorica di 178 nm, mentre il campo visivo a 100x è più di sei volte più piccolo che a 40x . Gli autori notano inoltre che il sovracampionamento con pixel della fotocamera inutilmente piccoli non aggiunge risoluzione ottica e può ridurre la sensibilità di rilevamento. Ciò rafforza il motivo per cui l’ingrandimento, l’NA, la dimensione del campo e il campionamento del rivelatore devono essere valutati insieme.

Distanza di lavoro

La distanza di lavoro è la distanza tra l'elemento anteriore dell'obiettivo e il campione o il coprioggetto quando l'immagine è a fuoco. Generalmente diventa più breve man mano che l'ingrandimento e l'NA aumentano all'interno di una serie convenzionale, ma gli obiettivi a lunga distanza e specializzati rappresentano importanti eccezioni. Per questo motivo non dovrebbe essere pubblicato un valore fisso della distanza di lavoro per ogni obiettivo 4x, 10x o 40x.

Un documento sottoposto a revisione paritaria di Review of Scientific Instruments ha riportato un obiettivo specializzato che combinava NA 0,40 con una distanza di lavoro di 18,2 mm a 852 nm attraverso una finestra di silice fusa da 5 mm; il progetto riportato forniva un campo visivo limitato dalla diffrazione di 0,61 mm e una risoluzione di 1,3 µm . Si tratta di un progetto di ricerca appositamente costruito, non di un tipico obiettivo da catalogo, ma conferma che la distanza di lavoro è una variabile di progettazione piuttosto che una conseguenza fissa dell'ingrandimento.

Esistono obiettivi inferiori a 4x?

SÌ. L'obiettivo 4x è solitamente l'obiettivo con il potere più basso su un microscopio didattico standard, ma non è l'ingrandimento più basso disponibile su tutti i microscopi e i sistemi di imaging.

I sistemi specializzati di ricerca, ispezione e imaging OEM possono utilizzare obiettivi 1x, 2x, 2,5x o altri obiettivi a basso ingrandimento quando richiedono un campo dell'oggetto più ampio, una distanza di lavoro più lunga o una panoramica del campione più ampia.

Inoltre, un basso ingrandimento non significa necessariamente un basso potere risolvente. In uno studio sottoposto a revisione paritaria eLife , McConnell e colleghi hanno dimostrato un approccio specializzato 4x Mesolens con NA 0,47 e campo visivo di 6 mm; risolveva i dettagli meglio di 1 µm e supportava l'imaging tridimensionale di campioni fino a 3 mm di spessore . Il risultato illustra perché ingrandimento, NA, dimensione del campo e distanza di lavoro devono essere valutati insieme.

Ad esempio, il Il microobiettivo Band Optics MC-LD-2X è un obiettivo 2x specifico del modello con un NA di 0,055, una distanza di lavoro di 25 mm e un campo visivo di Ø16,5 mm su un intervallo di lunghezze d'onda di 430–670 nm. Queste cifre descrivono il design ottico specifico e non devono essere trattate come valori universali per tutti gli obiettivi 2x.

La risposta più precisa è quindi:

Sulla maggior parte dei microscopi composti standard, l'obiettivo di scansione 4x ha l'ingrandimento più basso. Sui sistemi specializzati, l'obiettivo installato più basso può essere 1x, 2x, 2,5x o un altro valore.

Come identificare l'obiettivo con il potere più basso

Utilizza le specifiche incise anziché fare affidamento solo sulla dimensione o sul colore della lente.

1. Controllare il contrassegno di ingrandimento. Cerca valori come 2x, 4x, 10x o 40x. Il valore installato più piccolo è l'obiettivo con la potenza più bassa.

2. Leggi l'apertura numerica. Un contrassegno come 4x/0,10 indica un ingrandimento dell'obiettivo 4x e un NA di 0,10.

3. Controllare la marcatura del sistema ottico. Gli obiettivi corretti all'infinito sono solitamente contrassegnati con un simbolo di infinito, mentre gli obiettivi coniugati finiti possono mostrare una lunghezza del tubo pari a 160 mm.

4. Confermare il mezzo di immersione. Gli obiettivi possono essere progettati per l'uso a secco, olio, acqua, glicerolo o altro mezzo specificato.

5. Utilizzare le bande colorate solo come guida secondaria. Una fascia rossa identifica comunemente un obiettivo 4x, ma le specifiche incise e la scheda tecnica rimangono le fonti autorevoli.

Come utilizzare in modo sicuro un obiettivo di scansione 4x

1. Posizionare il microscopio su una superficie stabile e preparare l'illuminazione secondo le istruzioni del produttore.

2. Ruotare il portaobiettivi finché l'obiettivo 4x non si blocca in posizione.

3. Fissare il vetrino e posizionare il campione sopra il percorso di illuminazione.

4. Portare il campione in vista utilizzando la procedura di messa a fuoco specificata per il microscopio.

5. Centrare l'area di interesse prima di passare a 10x o 40x.

6. Dopo aver aumentato l'ingrandimento, rifinire attentamente l'immagine e utilizzare la messa a fuoco fine dove richiesto.

Per la pulizia, rimuovere prima la polvere libera con un idoneo soffiatore d'aria pulito. Utilizzare tessuto per lenti di grado ottico e solo il liquido detergente consigliato per l'obiettivo specifico. Non dare per scontato che un solvente o un metodo di pulizia sia sicuro per ogni rivestimento o gruppo ottico.

Quando è necessario un obiettivo personalizzato a basso ingrandimento?

Un obiettivo per microscopio 4x standard potrebbe non soddisfare tutti i requisiti di imaging industriali o OEM. Potrebbe essere necessario un obiettivo personalizzato o specifico per l'applicazione quando il sistema richiede un particolare campo visivo, distanza di lavoro, intervallo di lunghezze d'onda, formato del sensore, apertura numerica, involucro meccanico o configurazione tubo-lente.

Prima di richiedere una revisione del progetto ottico, definire i seguenti requisiti:

• Ingrandimento del bersaglio e campo visivo

• Distanza di lavoro richiesta

• Formato del sensore e dimensione dei pixel

• Obiettivo di apertura o risoluzione numerica

• Gamma di lunghezze d'onda e di rivestimento

• Lunghezza focale tubo-lente o distanza coniugata finita

• Dimensioni di montaggio e spazio meccanico disponibile

• Condizioni ambientali e quantità di produzione

Band Optics fornisce lenti per micro-obiettivi e servizi ottici personalizzati per sistemi di imaging OEM che richiedono prestazioni ottiche e meccaniche specifiche del modello.

Domande frequenti

Come si chiama la lente dell'obiettivo con l'ingrandimento più basso?

Sulla maggior parte dei microscopi composti standard, l'obiettivo 4x è chiamato obiettivo di scansione perché viene utilizzato per scansionare il vetrino, individuare il campione e centrare l'area di interesse.

Quale obiettivo fornisce il minor ingrandimento totale?

L'obiettivo installato con l'ingrandimento inciso più piccolo fornisce l'ingrandimento minimo dell'obiettivo. In un comune set 4x, 10x, 40x e 100x, l'obiettivo 4x fornisce l'ingrandimento minimo. Con un oculare 10x, produce un ingrandimento visivo totale di 40x.

L'obiettivo 10x è un obiettivo a basso ingrandimento?

Viene spesso descritto come un obiettivo a basso ingrandimento, mentre l'obiettivo 4x è chiamato obiettivo di scansione. La terminologia varia a seconda dei sistemi di insegnamento, quindi identificare un obiettivo dal suo ingrandimento inciso piuttosto che dal suo nome descrittivo.

Un obiettivo 4x può mostrare singole celle?

Un obiettivo 4x è utile per localizzare un campione e visualizzare strutture di grandi dimensioni o la disposizione complessiva dei tessuti. Normalmente non fornisce dettagli risolti sufficienti per esaminare piccole strutture cellulari, che di solito richiedono un obiettivo compatibile con NA superiore.

Un microscopio può avere un obiettivo 1x o 2x?

SÌ. Obiettivi a basso ingrandimento come 1x, 2x e 2,5x vengono utilizzati in alcuni sistemi di ricerca, ispezione e imaging OEM. L'obiettivo di potenza più bassa dipende dagli obiettivi installati sullo strumento specifico.

Conclusione

L' obiettivo di scansione 4x è solitamente l'obiettivo con l'ingrandimento più basso su un microscopio composto standard. Fornisce un ampio campo visivo, facilita la messa a fuoco iniziale e aiuta gli utenti a localizzare e centrare un campione prima di passare a una potenza maggiore. Tuttavia, le etichette di ingrandimento come 'scansione' e 'basso ingrandimento' non sono universali e i sistemi specializzati possono utilizzare obiettivi inferiori a 4x.

Le prestazioni oggettive devono essere sempre valutate utilizzando le specifiche complete del modello, inclusi NA, campo visivo, distanza di lavoro, intervallo di lunghezze d'onda, correzione ottica e compatibilità del sistema. Band Optics sviluppa e produce componenti ottici di precisione e micro-obiettivi per applicazioni di imaging OEM, con requisiti di ispezione e prestazioni ottiche specifici del modello considerati durante la progettazione e la produzione.