Phân loại vật kính và đặc điểm kỹ thuật vật kính

Phân loại và thông số kỹ thuật vật kính của kính hiển vi

Trong kính hiển vi, vật kính là thành phần quang học quan trọng nhất. Vật kính thu thập ánh sáng từ mẫu vật, được tập trung để tạo ra hình ảnh thực được nhìn thấy trên thị kính. Vật kính được coi là bộ phận phức tạp nhất của kính hiển vi do thiết kế nhiều chi tiết của chúng
Các loại vật kính rất khác nhau về thiết kế và chất lượng. Như vậy, chúng có thể được phân loại tổng quát dựa trên:                                                                                                   
- Mục đích ứng dụng
- Kĩ thuật hiển vi
- Hiệu suất
- Độ phóng đại
- Hiệu chỉnh quang sai

Nhìn chung, vật kính có vai trò chính:
- Tạo lên ảnh chính
- Chất lượng hình ảnh tạo ra
- Độ phóng đại tổng kính hiển vi
- Độ phân giải chính cho ảnh

Phân loại cơ bản dựa trên kĩ thuật hiển vi

- Sự khác biệt trong kĩ thuật hiển vi phần lớn được dựa theo các loại vật kính khác nhau khi sử dụng. Vật kính được phân loại theo những kĩ thuật hiển vi cơ bản sau:

- Vật kính cho phản xạ trường tối- Có cấu trúc đặc biệt bao gồm buồng rỗng 360 độ bao quanh thành phần thấu kính nằm ở trung tâm.
- Vật kính tương phản nhiễu vi sai (vật kính DIC) - Sử dụng các chi tiết quang không nhuộm  và dựa vào cách hoạt động của lăng kính Nomarski (hoặc lăng kính Wollaston),ảnh hường tới bước sóng quang học giữa các tia chặn lại sau mặt phẳng tiêu cự. 
- Vật kính huỳnh quang - được thiết kế bằng thạch anh và thủy tinh đặc biệt với khả năng truyền cao từ tia cực tím đến các vùng hồng ngoại.
- Vật kính phản pha - Các loại vật kính này được chia thành nhiều loại tùy thuộc vào cấu trúc và mật độ trung tính của vòng pha bên trong. Bao gồm các:vật kính Ph0, Ph1, Ph2, Ph3

Phân loại dựa trên độ phóng đại

Về cơ bản, vật kính có thể được phân loại thành ba loại chính dựa trên độ phóng đại của chúng. Chúng bao gồm: các vật kính phóng đại trung bình thấp (5x và 10) (20x và 50x) và các vật kính phóng đại cao (100x).
Ngoài sự khác biệt về độ phóng đại của chúng, các vật kính cũng khác nhau về cách chúng được sử dụng. Ví dụ, với dầu ngâm vật kínhcó độ phóng đại cao (100x) thường được sử dụng để thu được độ phân giải cao. Trường hợp này không dùng với các vật kính phóng đại thấp hơn.

Phân loại dựa trên hiệu chỉnh Aberration

Về cơ bản, liên quan đến hiệu chỉnh quang sai màu, có hai mức hiệu chỉnh chính. Có 2 loại achromatic và apochromatic. Vật kính Achromatic là loại đơn giản nhất, ít tốn kém nhất và sử dụng phổ biến nhất. Những vật kính này được thiết kế để điều chỉnh quang sai màu ở cả bước sóng đỏ và xanh dương. Chúng cũng được hiệu chỉnh cho quang sai hình cầu trong bước sóng màu xanh lá cây.

Điểm yếu chính của loại mục tiêu này là có sự hạn chế khi nói về quang sai màu cũng như thiếu trường nhìn phẳng. Những vấn đề này làm giảm hiệu suất khách quan của các ống kính khách quan này. Những vật kính này đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng đơn sắc.

Với các vật kính apochromatic, có độ chính xác cao hơn. Loại vật kính này được điều chỉnh màu sắc cho màu đỏ, xanh và vàng. Với các vật kính apochromatic, cũng có hiệu chỉnh quang sai hình cầu cho hai và ba bước sóng ngoài khẩu độ số cao hơn và khoảng cách làm việc dài. Do thiết kế tốt hơn, loại vật kính apochromatic rất lý tưởng cho các ứng dụng ánh sáng trắng.

Đặc điểm kỹ thuật vật kính

Thông số kỹ thuật của bất kỳ vật kính nào được liệt kê trên thân vật kính. Điều quan trọng là phải hiểu ý nghĩa của việc ghi nhãn để chọn đúng vật kính cho mục đích sử dụng.

Thông số kỹ thuật bao gồm:

Độ phóng đại - Trên vật kính, giá trị này thường được biểu thị bằng chữ X bên cạnh giá trị số (100X, 10X, v.v.). Mặt khác, các vật kính cũng sẽ có một dải màu bao quanh thân của vật kính biểu thị độ phóng đại của vật kính. Chẳng hạn, một dải màu vàng xung quanh vật kính (phần dưới của vật kính) chỉ ra rằng đó là vật kính có độ phóng đại 10 lần.

Khẩu độ số (NA) - khẩu độ số dùng để chỉ chức năng của độ dài tiêu cự và đường kính thu sáng. Điều này thường được dán nhãn bên cạnh độ phóng đại của vật kính (1, 1.30, v.v.) Khẩu độ lớn (hơn 1) có nghĩa là vật kính ngâm dầu sẽ cho khẩu đọ cao nhất còn nếu không ngâm dầu (trong không khí) là NA của 1. Do đó,việc ghi nhãn này rất quan trọng ở chỗ nó hướng người dùng về cách sử dụng vật kính để có hình ảnh chất lượng tốt hơn.

Cover slip thickness - được biểu thị bằng một số (chẳng hạn như 0,17mm) độ dày lamen  được dán nhãn trên vật kính để lưu ý lamen nên được sử dụng. Một lamen thay đổi cách khúc xạ ánh sáng từ mẫu vật. Do đó, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng lamen được sử dụng chính xác để tạo ra hình ảnh chất lượng tốt.

Hiệu chỉnh - Hiệu chỉnh chất lượng như achromatic, apochromatic, plan thường được biểu thị trên vật kính để thể hiện thiết kế của vật kính.Các vật kính Plan thể hiện độ cong của thấu kính. Độ cong thường dẫn đến hình ảnh bị mờ và cần điều chỉnh cho việc này giúp tạo ra hình ảnh chất lượng tốt. 

Kết lại

Ngày nay, có nhiều loại kính hiển vi khác nhau dành cho các ứng dụng khác nhau. Các kỹ thuật sẽ chủ yếu phụ thuộc vào loại vật kính được sử dụng, do các loại vật  kính khác nhau cung cấp mục đích khác nhau. Vì lý do này, điều quan trọng là phải hiểu rõ về các loại vật kính khác nhau, điểm mạnh và điểm yếu của chúng cũng như loại mẫu vật mà phù hợp với từng loại.