- คุณสมบัติทั่วไปของกล้องจุลทรรศน์
- 1- พลังแห่งความละเอียด
- 2- ความคมชัดหรือคำจำกัดความ
- 3- การขยาย
- ข้อสรุป
- อ้างอิง
ที่โดดเด่นที่สุดคุณสมบัติของกล้องจุลทรรศน์คือการแก้ปัญหาพลังงานขยายของวัตถุของการศึกษาและความหมายที่ ความสามารถเหล่านี้ช่วยให้สามารถศึกษาวัตถุกล้องจุลทรรศน์และมีการประยุกต์ใช้ในการศึกษาด้านต่างๆ
กล้องจุลทรรศน์เป็นเครื่องมือที่มีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลาด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ เพื่อให้ภาพที่น่าทึ่งสมบูรณ์และคมชัดยิ่งขึ้นขององค์ประกอบต่างๆที่เป็นเป้าหมายของการศึกษาในสาขาต่างๆเช่นชีววิทยาเคมีฟิสิกส์ ยาและสาขาอื่น ๆ อีกมากมาย
ภาพความคมชัดสูงที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์ขั้นสูงนั้นน่าประทับใจมาก วันนี้เป็นไปได้ที่จะสังเกตเห็นอะตอมของอนุภาคด้วยรายละเอียดในระดับที่เมื่อหลายปีก่อนเป็นไปไม่ได้
กล้องจุลทรรศน์มีสามประเภทหลัก ๆ ที่รู้จักกันดีคือกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงหรือแบบใช้แสงซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเลนส์หนึ่งหรือสองชิ้น (กล้องจุลทรรศน์แบบประกอบ)
นอกจากนี้ยังมีกล้องจุลทรรศน์อะคูสติกซึ่งทำงานโดยการสร้างภาพจากคลื่นเสียงความถี่สูงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนซึ่งแบ่งออกเป็นการสแกน (SEM, Scanning Electron Microscope) และกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์ (STM, Scanning Tunneling) กล้องจุลทรรศน์).
ภาพหลังให้ภาพที่เกิดจากความสามารถของอิเล็กตรอนในการ "ผ่าน" ผ่านพื้นผิวของของแข็งโดยวิธีที่เรียกว่า "เอฟเฟกต์อุโมงค์" ซึ่งพบมากในสาขาฟิสิกส์ควอนตัม
แม้ว่าโครงสร้างและหลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์แต่ละประเภทจะแตกต่างกัน แต่ก็มีคุณสมบัติหลายอย่างร่วมกันซึ่งแม้จะวัดด้วยวิธีที่แตกต่างกันในบางกรณี แต่ก็ยังคงเป็นเรื่องปกติสำหรับทุกคน สิ่งเหล่านี้เป็นปัจจัยที่กำหนดคุณภาพของภาพ
คุณสมบัติทั่วไปของกล้องจุลทรรศน์
1- พลังแห่งความละเอียด
มันเกี่ยวข้องกับรายละเอียดขั้นต่ำที่กล้องจุลทรรศน์สามารถนำเสนอได้ ขึ้นอยู่กับการออกแบบอุปกรณ์และคุณสมบัติของรังสี โดยปกติคำนี้จะสับสนกับ "ความละเอียด" ซึ่งหมายถึงรายละเอียดที่ทำได้จริงโดยกล้องจุลทรรศน์
เพื่อให้เข้าใจถึงความแตกต่างระหว่างกำลังในการแก้ไขและความละเอียดได้ดียิ่งขึ้นต้องคำนึงว่าอดีตเป็นคุณสมบัติของเครื่องมือดังกล่าวซึ่งกำหนดให้กว้างขึ้นเป็น "การแยกจุดขั้นต่ำของวัตถุภายใต้การสังเกตที่สามารถรับรู้ได้ภายใต้เงื่อนไข เหมาะสมที่สุด” (Slayter and Slayter, 1992)
ในขณะที่ในทางกลับกันความละเอียดคือการแยกขั้นต่ำระหว่างจุดต่างๆของวัตถุที่ศึกษาซึ่งสังเกตเห็นได้จริงภายใต้สภาพจริงซึ่งอาจแตกต่างจากเงื่อนไขที่เหมาะสำหรับการออกแบบกล้องจุลทรรศน์
ด้วยเหตุนี้ในบางกรณีความละเอียดที่สังเกตได้จึงไม่เท่ากับค่าสูงสุดที่เป็นไปได้ภายใต้เงื่อนไขที่ต้องการ
เพื่อให้ได้ความละเอียดที่ดีนอกจากพลังแห่งความละเอียดแล้วจำเป็นต้องมีคุณสมบัติความคมชัดที่ดีทั้งของกล้องจุลทรรศน์และของวัตถุหรือชิ้นงานที่จะสังเกตเห็น
2- ความคมชัดหรือคำจำกัดความ
ภาพความละเอียดสูงของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ผ่าน Youtube.
คุณสมบัตินี้หมายถึงความสามารถของกล้องจุลทรรศน์ในการกำหนดขอบหรือขีด จำกัด ของวัตถุที่เกี่ยวข้องกับพื้นหลังที่มันอยู่
มันเป็นผลคูณระหว่างการแผ่รังสี (การปล่อยแสงความร้อนหรือพลังงานอื่น ๆ ) กับวัตถุที่อยู่ระหว่างการศึกษาซึ่งเป็นสาเหตุที่เราพูดถึงความเปรียบต่างโดยธรรมชาติ (ของชิ้นงาน) และความเปรียบต่างของเครื่องมือ (ของกล้องจุลทรรศน์เอง ).
นั่นคือเหตุผลที่โดยการสำเร็จการศึกษาของความเปรียบต่างของเครื่องมือจึงเป็นไปได้ที่จะปรับปรุงคุณภาพของภาพเพื่อให้ได้ปัจจัยตัวแปรที่มีผลต่อผลลัพธ์ที่ดี
ตัวอย่างเช่นในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงการดูดกลืน (คุณสมบัติที่กำหนดความสว่างความมืดความโปร่งใสความทึบและสีที่สังเกตได้ในวัตถุ) เป็นแหล่งที่มาหลักของความเปรียบต่าง
3- การขยาย
ละอองเรณูที่มองเห็นผ่านกล้องจุลทรรศน์
เรียกอีกอย่างว่าระดับการขยายลักษณะนี้ไม่มีอะไรมากไปกว่าความสัมพันธ์เชิงตัวเลขระหว่างขนาดของภาพและขนาดของวัตถุ
โดยปกติจะแสดงด้วยตัวเลขพร้อมด้วยตัวอักษร "X" ดังนั้นกล้องจุลทรรศน์ที่มีกำลังขยายเท่ากับ 10,000 เท่าจะให้ภาพที่มีขนาดใหญ่กว่าขนาดจริงของชิ้นงานหรือวัตถุที่สังเกตเห็น 10,000 เท่า
ตรงกันข้ามกับสิ่งที่ใคร ๆ คิดการขยายไม่ใช่คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของกล้องจุลทรรศน์เนื่องจากคอมพิวเตอร์สามารถมีระดับการขยายที่ค่อนข้างสูง แต่มีความละเอียดต่ำมาก
จากข้อเท็จจริงนี้ได้มาจากแนวคิดของการขยายที่มีประโยชน์นั่นคือระดับการขยายที่เมื่อรวมกับความคมชัดของกล้องจุลทรรศน์จะให้ภาพที่มีคุณภาพสูงและคมชัด
ในทางกลับกันการขยายที่ว่างเปล่าหรือผิดพลาดเกิดขึ้นเมื่อเกินกำลังขยายที่มีประโยชน์สูงสุด จากจุดนั้นแม้จะขยายภาพต่อไปก็จะไม่ได้รับข้อมูลที่เป็นประโยชน์อีกต่อไป แต่ในทางกลับกันผลลัพธ์จะเป็นภาพที่มีขนาดใหญ่ขึ้น แต่เบลอเนื่องจากความละเอียดยังคงเท่าเดิม
รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงแนวคิดทั้งสองนี้อย่างชัดเจน:
การขยายจะสูงกว่าในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมากกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่มีกำลังขยายถึง 1500X สำหรับกล้องจุลทรรศน์ขั้นสูงซึ่งในอดีตมีระดับการเข้าถึงสูงสุดถึง 30000X ในกรณีของกล้องจุลทรรศน์ชนิด SEM
สำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบเจาะอุโมงค์ (STM) ช่วงการขยายสามารถเข้าถึงระดับอะตอมได้ถึง 100 ล้านเท่าของขนาดอนุภาคและยังเป็นไปได้ที่จะเคลื่อนย้ายและวางไว้ในรูปแบบที่กำหนดไว้
ข้อสรุป
สิ่งสำคัญคือต้องชี้ให้เห็นว่าตามคุณสมบัติที่อธิบายไว้ข้างต้นของกล้องจุลทรรศน์แต่ละประเภทที่กล่าวถึงแต่ละประเภทมีแอปพลิเคชั่นเฉพาะซึ่งช่วยให้สามารถใช้ประโยชน์จากข้อดีและประโยชน์เกี่ยวกับคุณภาพของภาพได้อย่างเหมาะสมที่สุด
หากบางประเภทมีข้อ จำกัด ในบางพื้นที่สิ่งเหล่านี้สามารถอยู่ภายใต้เทคโนโลยีของประเภทอื่นได้
ตัวอย่างเช่นโดยทั่วไปใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) เพื่อสร้างภาพที่มีความละเอียดสูงโดยเฉพาะในด้านการวิเคราะห์ทางเคมีซึ่งกล้องจุลทรรศน์แบบเลนส์ไม่สามารถเข้าถึงได้
กล้องจุลทรรศน์อะคูสติกถูกใช้บ่อยขึ้นในการศึกษาวัสดุทึบที่ไม่โปร่งใสและลักษณะของเซลล์ ตรวจจับช่องว่างภายในวัสดุได้อย่างง่ายดายเช่นเดียวกับข้อบกพร่องภายในรอยแตกรอยแตกและสิ่งของอื่น ๆ ที่ซ่อนอยู่
ในส่วนของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงธรรมดายังคงมีประโยชน์ในบางสาขาของวิทยาศาสตร์เนื่องจากใช้งานง่ายต้นทุนค่อนข้างต่ำและเนื่องจากคุณสมบัติของมันยังคงให้ผลลัพธ์ที่เป็นประโยชน์สำหรับการศึกษาที่เป็นปัญหา
อ้างอิง
- การถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อะคูสติก สืบค้นจาก: smtcorp.com.
- กล้องจุลทรรศน์อะคูสติก กู้คืนจาก: soest.hawaii.edu.
- การอ้างสิทธิ์ที่ว่างเปล่า - การขยายที่ผิดพลาด ดึงมาจาก: microscope.com.
- กล้องจุลทรรศน์วิธีการทำผลิตภัณฑ์ สืบค้นจาก: encyclopedia.com.
- การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) โดย Susan Swapp กู้คืนจาก: serc.carleton.edu.
- Slayter, E. และ Slayter H. (1992). กล้องจุลทรรศน์แสงและอิเล็กตรอน เคมบริดจ์สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
- Stehli, G. (1960). กล้องจุลทรรศน์และวิธีการใช้งาน นิวยอร์ก Dover Publications Inc.
- STM Image Gallery สืบค้นจาก: research.watson.ibm.com.
- การทำความเข้าใจกล้องจุลทรรศน์และวัตถุประสงค์ ดึงมาจาก: edmundoptics.com
- ช่วงการขยายที่มีประโยชน์ สืบค้นจาก: microscopyu.com.