尼康顯微鏡怎么選購(gòu)數(shù)碼相機(jī)？
一個(gè)電荷耦合器件（CCD）或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）圖像傳感器的*終分辨率是光電二極管的數(shù)目和它們的大小相對(duì)于投影到由顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像陣列的表面上的圖像的功能。 當(dāng)試圖匹配顯微鏡的光學(xué)分辨率，以一個(gè)特定的數(shù)碼相機(jī)和視頻連接器相結(jié)合，用這個(gè)計(jì)算器來(lái)確定所需的*小像素密度，以充分捕捉所有從顯微鏡的光學(xué)數(shù)據(jù)。
本教程與初始化出現(xiàn)在標(biāo)本圖像窗口（黑盒）隨機(jī)選擇的樣本，并通過(guò)目鏡孔徑或投影鏡頭視場(chǎng)光闌的限制。 一個(gè)彩色矩形指定了CCD的尺寸（默認(rèn)3英寸）疊加在圖像顯示，由傳感器捕獲的標(biāo)本的實(shí)際面積。 在滑塊下方的灰色，黃色和紅色的盒子，的顯微鏡光學(xué)分辨率 （灰色），CCD 所需的像素大小 （黃色）， *佳陣CCD尺寸 （黃色）， 監(jiān)控器放大倍率（紅色）和總放大倍數(shù) （紅色）圖像呈現(xiàn)在微米或產(chǎn)品。 這些值被不斷更新的滑塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 新的CCD格式 （大?。┛梢酝ㄟ^(guò)使用出現(xiàn)的標(biāo)本圖像窗口左側(cè)的單選按鈕來(lái)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(cè)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(shù)值孔徑與物鏡放大倍率滑塊（值出現(xiàn)上面的滑動(dòng)條）來(lái)設(shè)置相應(yīng)的值要考慮的顯微鏡的光學(xué)配置。 接下來(lái)，選擇一個(gè)或目鏡投影鏡頭視場(chǎng)數(shù) （值范圍為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(qū)域。 一個(gè)新的標(biāo)本可以在任何時(shí)候通過(guò)使用選擇A試片的下拉菜單中選擇。（本文來(lái)源：尼康顯微鏡怎么選購(gòu)數(shù)碼相機(jī)？）
攝像用光學(xué)顯微鏡產(chǎn)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于幾個(gè)因素，包括從物鏡放大倍率，數(shù)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，并且陣列中的各個(gè)感光元件的尺寸。 此外，特定于被成像的樣品，如對(duì)比度參數(shù)，信號(hào) - 噪聲比，intrascene動(dòng)態(tài)范圍，以及積分時(shí)間，也必須考慮。
的CCD的*終光學(xué)分辨率是光電二極管的數(shù)量和它們的大小，相對(duì)于由顯微鏡透鏡系統(tǒng)投射到陣列表面上的圖像的功能。 目前可提供的CCD陣列的規(guī)模從幾百到幾千像素。 在用于科學(xué)調(diào)查設(shè)備使用的現(xiàn)代數(shù)組的長(zhǎng)度范圍為1000×1000*高5000×5000傳感器元件。 在消費(fèi)和科學(xué)級(jí)CCD制造的趨勢(shì)是傳感器尺寸不斷減小，而數(shù)碼相機(jī)的光電二極管小至4×4微米，目前已經(jīng)上市。
如果至少有兩個(gè)樣品的每個(gè)可分辨單元作出的，雖然許多研究者傾向于每解析單元3的樣品，以確保有足夠的采樣，才能達(dá)到成像的顯微鏡的光學(xué)元件的樣品的足夠的分辨率。 在衍射受限光學(xué)儀器，如顯微鏡，光學(xué)分辨率以平均可見光波長(zhǎng)（550納米）的阿貝極限為0.20微米，使用具有1.4的數(shù)值孔徑的物鏡時(shí)。 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(xué)和電子的分辨率，具有7×7微米的傳感器尺寸優(yōu)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，還限制了裝置的動(dòng)態(tài)范圍。
為匹配顯微鏡光學(xué)分辨率像素大小要求
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表1
在顯微鏡中，圖像通常是由光學(xué)系統(tǒng)投影到一個(gè)檢測(cè)器，它可以是一個(gè)人的眼睛，電圖象傳感器，或在傳統(tǒng)的薄膜的化學(xué)敏感的乳劑的視網(wǎng)膜表面。 為了優(yōu)化所產(chǎn)生的圖象的信息內(nèi)容，檢測(cè)器的分辨率必須密切匹配的顯微鏡。 可見光的波長(zhǎng)譜，用于創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)本的圖象是決定性因素，相對(duì)于光學(xué)分辨率的顯微鏡裝置的性能之一。 較短的波長(zhǎng)（375-500納米）是能夠解決的細(xì)節(jié)在更大程度比是在較長(zhǎng)波長(zhǎng)（大于500納米）的。 空間分辨率的限制是通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)，即通常被稱為衍射極限分辨率的術(shù)語(yǔ)還決定由光的衍射。 研究者已經(jīng)推導(dǎo)出了用于表示數(shù)值孔徑，波長(zhǎng)和光學(xué)拆分幾個(gè)之間的關(guān)系的公式：
r = λ/(2 × NA)
r = 0.61 × λ/NA
r = 1.22 × λ/(NAObj + NACond)
其中，r是分辨率（2試樣點(diǎn)之間的*小可分辨間距），NA等于物鏡的數(shù)值孔徑，λ是波長(zhǎng)，NA（OBJ）等于物鏡的數(shù)值孔徑，和NA（cond）是聚光鏡的數(shù)值孔徑。 注意，等式（1）和（2）由乘法系數(shù)，這是0.5為公式（1）和0.61為差異方程（2）。 這些方程是基于多種因素，包括各種由光學(xué)物理學(xué)家作出解釋的物鏡和聚光鏡的行為的理論計(jì)算的，并且不應(yīng)被認(rèn)為是任何一個(gè)一般物理定律的*值。 該假設(shè)是2點(diǎn)光源可以解決（單獨(dú)成像）時(shí)通過(guò)的來(lái)源之一產(chǎn)生的艾里斑的中心與所述*階反射在第二艾里斑的衍射圖案，被稱為瑞利條件重疊標(biāo)準(zhǔn) 。 在某些情況下，如共聚焦和多光子熒光顯微鏡，分辨率實(shí)際上可能*過(guò)置于由這三個(gè)方程中的任何一個(gè)的限制。 其它因素，如低樣品的對(duì)比度和亮度不理想，可以用于較低分辨率，并且更經(jīng)常的情況是，R（使用550納米的中等光譜波長(zhǎng)約0.20微米）和數(shù)值孔徑的真實(shí)世界的*大值1.35至1.40不能在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)在顯微鏡是在**對(duì)準(zhǔn)，并與臺(tái)下聚光適當(dāng)匹配的物鏡，那么物鏡的數(shù)值孔徑值可以代入方程（1）和（2），與添加的結(jié)果是等式（3）簡(jiǎn)化為公式（2 ）。 要注意的一個(gè)重要概念就是倍率沒有出現(xiàn)在任何這些方程的一個(gè)因素，因?yàn)橹挥袛?shù)值孔徑和照明的波長(zhǎng)測(cè)定試樣的分辨率。 如上面提到的（并且可以在等式可以觀察到）的光的波長(zhǎng)是在顯微鏡的分辨率的重要因素。 較短波長(zhǎng)產(chǎn)生較高的分辨率（對(duì)r值越低），反之亦然。 在光學(xué)顯微鏡的*大分辨率是實(shí)現(xiàn)了近紫外光，*短的有效成像波長(zhǎng)。 近紫外光之后是藍(lán)色，然后綠色，*后紅光在解決標(biāo)本細(xì)節(jié)的能力。 在大多數(shù)情況下，顯微鏡使用由鎢 - 鹵素?zé)襞莓a(chǎn)生的廣譜白光照亮標(biāo)本。 可見光光譜集中在大約550納米，綠色光的主波長(zhǎng)（我們的眼睛是*敏感的綠光）。 它是這樣的波長(zhǎng)，是用來(lái)計(jì)算分辨率值的教程，并在表1中呈現(xiàn)。 數(shù)值孔徑值也是在這些方程中重要和更高的數(shù)值孔徑也將產(chǎn)生較高的分辨率（見表1）。