Khẩu độ số kính hiển vi

Khẩu độ số (Numerical Aperture, NA) ban đầu được Abbe định nghĩa cho vật kính và tụ quang của kính hiển vi. Giá trị này được biểu diễn bằng công thức đơn giản sau:

Khẩu độ số (NA) = n × sin(α)

Trong đó, n là chiết suất của môi trường giữa vật kính và mẫu vật; còn α là một nửa góc khẩu độ của vật kính (hình 1).

Hình 1. Hình minh họa khẩu độ số với các góc α khác nhau

Khẩu độ số (NA) của vật kính cho biết khả năng thu nhận ánh sáng và phân biệt những chi tiết rất nhỏ của mẫu vật khi quan sát dưới kính hiển vi. Ánh sáng từ mẫu vật đi vào vật kính theo hình nón (hình 1). Góc mở của hình nón này được gọi là góc khẩu độ. Góc càng lớn thì vật kính càng thu được nhiều ánh sáng. Góc khẩu độ phụ thuộc vào thiết kế của vật kính, trong đó có tiêu cự.

Trong thực tế, rất khó đạt được giá trị khẩu độ số lớn hơn 0,95 đối với vật kính thường (môi trường giữa vật kính và mẫu vật là không khí). Ví dụ trong hình 1, khi góc khẩu độ tăng từ 7° lên 60°, NA tăng từ 0,12 lên 0,87. Do đó, đối với vật kính thường, NA bị giới hạn bởi chiết suất của không khí. Muốn đạt NA cao hơn cần phải tăng chiết suất của môi trường (n) giữa mẫu vật và vật kính. Hiện nay, một số môi trường thường dùng là nước (n = 1,33), glycerin (n = 1,47) và dầu soi (n = 1,51). Cuối cùng, NA của vật kính còn phụ thuộc phần nào vào khả năng hiệu chỉnh quang sai (optical aberration) của hệ thống quang học.

Hình 2. Khẩu độ số ứng với các dòng vật kính và độ phóng đại khác nhau

Các vật kính được hiệu chỉnh quang học tốt thường có khẩu độ số (NA) lớn hơn ở cùng độ phóng đại, như minh họa trong hình 2 và bảng 1 bên dưới. Lấy ví dụ một nhóm vật kính có độ phóng đại 10x. Đối với các vật kính Plan được hiệu chỉnh để tạo ảnh phẳng trên toàn trường nhìn, NA tăng lên khi mức độ hiệu chỉnh quang sai sắc (chromatic aberration) và quang sai cầu (spherical aberration) được cải thiện: Plan Achromat, NA = 0,25; Plan Fluorite, NA = 0,30; Plan Apochromat, NA = 0,45. Xu hướng NA tăng theo mức độ hiệu chỉnh quang học này cũng đúng với các nhóm vật kính có độ phóng đại khác nhau, như thể hiện trong bảng 1. Hầu hết các nhà sản xuất đều cố gắng thiết kế vật kính đạt mức độ hiệu chỉnh quang sai và khẩu độ số cao nhất có thể trong từng dòng vật kính.

 Bảng 1. Khẩu độ số ứng với các dòng vật kính hiệu chỉnh quang sai

Phần lớn các vật kính có độ phóng đại từ 60× đến 100× (và cao hơn) được thiết kế để sử dụng với dầu soi kính (immersion oil). Dựa vào công thức tính khẩu độ số (NA) đã trình bày ở trên, có thể thấy khẩu độ số lý thuyết tối đa khi sử dụng các loại dầu soi kính là 1,51, với sin(α) = 1. Tuy nhiên, trên thực tế, hầu hết các vật kính dầu có khẩu độ số tối đa khoảng 1,4. Các giá trị khẩu độ số phổ biến nhất nằm trong khoảng từ 1,0 đến 1,35. 

Tham khảo: microscopyu.com/microscopy-basics/numerical-aperture

Tìm đọc thêm: optical aberration, chromatic aberration, spherical aberration

Đại lý chính hãng Kính hiển vi Sinh học NIKON Nhật Bản – NIVINA.,Co

Liên hệ ngay với chúng tôi – Công ty TNHH NI VINA – để sở hữu các thiết bị của hãng NIKON từ dòng kính Sinh Học đến Dòng Kính hiển vi Công nghiệp 
– Hotline: 086-986-5068
– Zalo OA: NI VINA Company (https://zalo.me/nivina)
– Email: marketing@nivina.com.vn
– Địa chỉ:Trụ Sở – Hà Nội: Ô DV3-2.10, Tầng 2, Tòa nhà CT2&3, KĐT Dream Town, đường 70, Tây Mỗ, Nam Từ Liêm, Hà Nội
– Chi Nhánh Hồ Chí Minh: Tầng 3, Số 77 Tân Kỳ Tân Quý, Phường Tân Sơn Nhì, Quận Tân Phú, TP. HCM