显微物镜消色差标准（APO、FL、ACH）
显微物镜消色差标准（APO、FL、ACH）
显微物镜的消色差性能是衡量其成像质量的重要指标。本文详细介绍了消色差物镜（Achromat）、半复消色差物镜（Semiapochromat）和复消色差物镜（Apochromat）的区别和标准，包括它们的色差校正能力、成像质量以及在显微镜应用中的特点。通过具体的数据和实例，帮助读者全面了解不同等级显微物镜的技术规格和适用场景。
一、消色差的概念
消色差物镜（Achromat）、半复消色差物镜（Semiapochromat）、复消色差物镜（Apochromat）是显微镜物镜中用于校正色差的三种不同等级的物镜，它们的主要区别如下：
- 消色差物镜（Achromat）：
- 主要校正红光和蓝光的轴上点位置色差以及球差（黄绿光）。
- 仅能校正两种色光（通常是红光和蓝光）的色差，并且对球差的校正限于黄绿光范围内。
- 红光和蓝光焦点位置差的绝对值应不超过2倍的场深（δob）。
- 半复消色差物镜（Semiapochromat）：
- 在消色差物镜的基础上，对色差的校正有所增强，能校正红、蓝两色光的球差和色差。
- 成像质量优于消色差物镜，且在彩色显微照相时是经济上的最佳选择。
- 红光和蓝光相对于参考光的焦点位置差的绝对值应不超过2.5倍的场深（δob）。
- 复消色差物镜（Apochromat）：
- 结构复杂，使用特种玻璃或萤石等材料制作，能校正红绿蓝三色光的色差，同时校正红、蓝二色光的球差。
- 对各种像差的校正极为完善，具有更大的数值孔径，因此分辨率高，像质优良，有效放大率也更高。
- 红光和蓝光相对于参考光的焦点位置差的绝对值应不超过1倍的场深（δob）。
总结来说，复消色差物镜在色差和球差的校正上最为完善，提供了最高的成像质量，适用于高级研究镜检和显微照相；半复消色差物镜在成像质量上优于消色差物镜，是彩色显微照相时的经济选择；而消色差物镜则提供了基本的色差校正，适用于一般应用。
二、消色差区别
- 消色差物镜（Achromat）：红光和蓝光焦点位置差的绝对值≤2×δob
- 半复消色差物镜（Semiapochromat）：红光和蓝光相对于参考光的焦点位置差的绝对值≤2.5×δob
- 复消色差物镜（Apochromat）：红光和蓝光相对于参考光的焦点位置差的绝对值≤δob
相干波长：546.07nm（e-line）
蓝光波长：479.99nm（F’-line）
红光波长：643.85nm（C’-line）
焦点：每一个波长的最佳焦点。
焦点位置差：不同波长焦点轴向位置差。
场深的基本标准：δob=nλ/ (2NA²)
三、物镜标识
物镜按消色差情况分类：
- 消色差（ACH,ACHRO,ACHROMAT）
- 半复消色差（SEMIAPO,FL,FLU）
- 复消色差（APO）
ACH（消色差）：红蓝光焦点距离的绝对值小于物镜2倍焦深；丨RB丨≤2 DOF
FL/Semi-APO（半复消色差）：红绿光焦点距离与蓝绿焦点距离的差值小于2.5倍焦深；丨RB丨≤2 DOF，丨RG丨≤2 .5DOF，丨GB丨≤2 .5DOF
APO（复消色差）：红绿光焦点距离与蓝绿光焦点距离的差值小于1倍焦深；丨RB丨≤2 DOF，丨RG丨≤1DOF，丨GB丨≤1*DOF
局限：避免了纳米量级平台的高成本、高测量精度误差的要求，同时降低了测量分度要求，但是同时也带来了机械误差，其中如何确定到达CCD的像是清晰的需要明确，或者用照明强度来确定。此外，三种单色光源较为单一，可能无法满足全部可见光的测量。
四、举例
按照标准，举例了一些不同NA值对于不同消色差标准，以及不同工作介质（空气、油浸）的色差允许范围。
单波长和复色光