जैविक सूक्ष्मदर्शी के ऑप्टिकल गुण

जैविक सूक्ष्मदर्शी के ऑप्टिकल गुण

माइक्रोस्कोप का ऑप्टिकल प्रदर्शन निम्नलिखित आठ बुनियादी ऑप्टिकल मापदंडों (या मापदंडों) द्वारा निर्धारित किया जाता है:

(1) संख्यात्मक एपर्चर

संख्यात्मक एपर्चर को दर्पण अनुपात भी कहा जाता है। यह प्रेक्षित वस्तु और लेंस के बीच माध्यम के अपवर्तक सूचकांक n के उत्पाद और उद्देश्य लेंस कोण के आधे के साइन मान को संदर्भित करता है। प्रतिनिधित्व करने के लिए NA या A. का उपयोग करें। एनए=nsin( /2)
तथाकथित दर्पण मुख कोण अभिदृश्यक लेंस के सामने वाले लेंस में प्रवेश करने वाले प्रेक्षित बिंदु की सीमांत किरणों के बीच के कोण को संदर्भित करता है।

संख्यात्मक एपर्चर ऑब्जेक्टिव लेंस और कंडेनसर लेंस का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, और माइक्रोस्कोप के अन्य ऑप्टिकल मापदंडों से निकटता से संबंधित है। आमतौर पर यह आशा की जाती है कि जितना बड़ा उतना अच्छा। सूत्र से यह देखा जा सकता है कि संख्यात्मक एपर्चर को बढ़ाने के दो तरीके हैं, एक है दर्पण मुंह कोण को बढ़ाना, और दूसरा है उद्देश्य लेंस और नमूने के बीच अपवर्तक सूचकांक को बढ़ाना।

जब पहली विधि अपनाई जाती है, तो नमूने और वस्तु को यथासंभव करीब रखा जा सकता है। लेकिन कितना भी करीब क्यों न हो, हमेशा 18 से कम ही होता है। इस प्रकार, पाप(/2) भी 1 से छोटा है। वायु का अपवर्तनांक n=1 है। इसलिए, ड्राई ऑब्जेक्टिव लेंस का संख्यात्मक एपर्चर nsin( /2) हमेशा 1 से कम होता है, आमतौर पर 0.04 और 0.95 के बीच।

जब बाद वाली विधि अपनाई जाती है, तो ऑब्जेक्टिव लेंस और नमूने के बीच उच्च अपवर्तक सूचकांक वाला एक माध्यम जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, देवदार के तेल का अपवर्तनांक n=1.515 है। जब देवदार के तेल को माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है, तो संख्यात्मक एपर्चर 1.2 से अधिक तक पहुंच सकता है। इसीलिए कुछ मामलों में तेल के चश्मे का प्रयोग किया जाता है। वर्तमान में, ऑयल लेंस अधिकतम संख्यात्मक एपर्चर 1.4 प्राप्त कर सकता है।

(2) संकल्प

संकल्प को विभेदन दर या संकल्प शक्ति भी कहा जाता है। तथाकथित रिज़ॉल्यूशन निरीक्षण के तहत वस्तु की बारीक संरचना को अलग करने के लिए माइक्रोस्कोप की क्षमता को संदर्भित करता है। यह विभेदन दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है। रिज़ॉल्यूशन दूरी दो ऑब्जेक्ट बिंदुओं के बीच की न्यूनतम दूरी को संदर्भित करती है जिसे अलग किया जा सकता है। विभेदन दूरी जितनी कम होगी, माइक्रोस्कोप का विभेदन उतना ही अधिक होगा। यदि दो वस्तु बिंदुओं के बीच की दूरी रिज़ॉल्यूशन दूरी से कम है, तो दोनों बिंदुओं को एक बिंदु समझ लिया जाएगा, और इसकी संरचना स्पष्ट रूप से नहीं देखी जा सकेगी। माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन ऑब्जेक्टिव लेंस द्वारा निर्धारित किया जाता है। ऐपिस केवल आवर्धन करते हैं और माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन को नहीं बढ़ाते हैं।

सामान्य केंद्रीय रोशनी के मामले में, ऑब्जेक्टिव लेंस की विभेदन दूरी d निम्नलिखित सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है।

d=(λ/2)N.A.
सूत्र में: d रिज़ॉल्यूशन दूरी का प्रतिनिधित्व करता है, इकाई माइक्रोन है, λ रोशनी प्रकाश की तरंग दैर्ध्य का प्रतिनिधित्व करता है, इकाई भी माइक्रोन है।

दृश्य प्रकाश में, सबसे बड़ी चमक और मानव आंखों के लिए सबसे अधिक संवेदनशीलता के साथ तरंग दैर्ध्य {{0}}.55 μm है, और ऑब्जेक्टिव लेंस की अधिकतम NA 1.4 है। उपरोक्त सूत्र में प्रतिस्थापित करने पर, d लगभग 0.2 μm है। अर्थात्, एक साधारण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ, केंद्रीय रोशनी के मामले में रिज़ॉल्यूशन दूरी की सीमा 0.2 μm है। कहने का तात्पर्य यह है कि, साधारण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप 0.2 माइक्रोमीटर से छोटी दो वस्तुओं के बीच अंतर नहीं कर सकते हैं।

पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग करके, रोशनी की तरंग दैर्ध्य को कम किया जा सकता है, जिससे रिज़ॉल्यूशन दूरी 0.1 माइक्रोमीटर तक पहुंच सकती है। लेकिन पराबैंगनी किरणें मानव आँख से नहीं देखी जा सकतीं। इसे तस्वीर लेने के बाद ही देखा जा सकता है।

इलेक्ट्रॉन प्रवाह की तरंगदैर्घ्य केवल 0.00387nm है। इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए "इलेक्ट्रॉन लेंस" या चुंबकीय लेंस का उपयोग करते हुए, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की रिज़ॉल्यूशन दूरी नैनोमीटर के कुछ दसवें हिस्से तक होती है। इसका उपयोग परमाणुओं की संरचना का निरीक्षण करने के लिए किया जा सकता है।

(3)आवर्धन

सूक्ष्मदर्शी का आवर्धन अभिदृश्यक लेंस के आवर्धन और ऐपिस के आवर्धन के गुणनफल के बराबर होता है। सिद्धांत रूप में, आवर्धन को बहुत बड़ा बनाया जा सकता है। हालाँकि, यदि नमूने के विवरण को वस्तुनिष्ठ लेंस द्वारा हल नहीं किया जा सकता है, तो चाहे आवर्धन कितना भी बड़ा हो, यह अर्थहीन है। सैद्धांतिक रूप से, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि माइक्रोस्कोप का सबसे उपयुक्त आवर्धन (जिसे प्रभावी आवर्धन कहा जाता है, जिसे एम द्वारा प्रभावी रूप से दर्शाया जाता है) उद्देश्य लेंस के संख्यात्मक एपर्चर के 500 से 1000 गुना के बीच है। यानी 500N.A. एम से कम या उसके बराबर प्रभावी 1000एनए से कम या उसके बराबर।

प्रभावी आवर्धन सीमा के भीतर, आंखें बिना थकान के लंबे समय तक निरीक्षण कर सकती हैं। यदि आवर्धन 500 NA से कम है, तो इसका निरीक्षण करना कठिन होगा। यदि यह 1000N.A. से अधिक है, तो यह छवि गुणवत्ता को खराब कर देगा और यहां तक ​​कि एक अवास्तविक छवि का कारण बनेगा। इसलिए, 1000N.A से अधिक का आवर्धन। अमान्य आवर्धन कहा जाता है.

(4) कार्य दूरी

कार्य दूरी एक मानक कवर ग्लास और एक मानक यांत्रिक ट्यूब लंबाई का उपयोग करके माइक्रोस्कोप पर ध्यान केंद्रित करने के बाद ऑब्जेक्टिव लेंस की निचली सतह और कवर ग्लास की ऊपरी सतह के बीच की दूरी को संदर्भित करती है। ऑब्जेक्टिव लेंस का आवर्धन जितना अधिक होगा, कार्य दूरी उतनी ही कम होगी। आम तौर पर, 1 से कम पावर वाले ऑब्जेक्टिव लेंस की कार्य दूरी 1 से 2 मिमी से कम होती है, जबकि 100 बार के ऑयल लेंस की कार्य दूरी केवल 0.19 मिमी होती है।

(5) फोकस की गहराई

जब माइक्रोस्कोप को नमूने में एक निश्चित तल पर केंद्रित किया जाता है, तो न केवल वस्तु तल को स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है, बल्कि उससे जुड़े ऊपरी और निचले वस्तु तल को भी एक ही समय में स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है। ऊपरी और निचले वस्तु तलों के बीच की दूरी को फोकस की गहराई या संक्षेप में फोकस की गहराई कहा जाता है।

माइक्रोस्कोप की फोकस की गहराई बहुत छोटी होती है, और संख्यात्मक एपर्चर जितना बड़ा होगा, कुल आवर्धन उतना अधिक होगा, और फोकस की गहराई उतनी ही कम होगी। उदाहरण के लिए, जब निरीक्षण के लिए 1.25/1 {{5} {7}} बार एनए के साथ एक तेल लेंस और 12.5 गुना ऐपिस का उपयोग किया जाता है, तो फोकस की गहराई केवल 0.27 μm होती है। कहने का तात्पर्य यह है कि फोकस करने के बाद एक बार में केवल 0.27 माइक्रोमीटर मोटी पतली परत ही स्पष्ट रूप से देखी जा सकती है। साधारण नमूने आम तौर पर कई माइक्रोन मोटे होते हैं। पूरे नमूने को देखने के लिए, ऊपर से नीचे तक परतों में निरीक्षण करने के लिए माइक्रोस्कोप की फाइन-ट्यूनिंग तंत्र का उपयोग करना आवश्यक है।

(6) देखने का क्षेत्र

दृश्य क्षेत्र को देखने का क्षेत्र भी कहा जाता है। निरीक्षण के तहत वस्तु के दायरे को संदर्भित करता है जिसे माइक्रोस्कोप एक समय में देख सकता है। आमतौर पर हम चाहते हैं कि देखने का क्षेत्र यथासंभव बड़ा हो। माइक्रोस्कोप का दृश्य क्षेत्र वस्तुनिष्ठ लेंस के दृश्य क्षेत्र और ऐपिस के दृश्य क्षेत्र द्वारा निर्धारित होता है। साधारण वस्तुनिष्ठ लेंस का दृश्य क्षेत्र 20 मिमी से कम है, और बड़े लेंस का दृश्य क्षेत्र 40 मिमी से अधिक तक पहुंच सकता है। साधारण 10x ऐपिस का दृश्य क्षेत्र 14 मिमी है, और बड़े वाले 24 मिमी से अधिक तक पहुंच सकते हैं। एक बार जब उद्देश्य और ऐपिस डिज़ाइन हो जाते हैं, तो उनका देखने का क्षेत्र निश्चित हो जाता है। चूँकि सामान्य सूक्ष्मदर्शी का दृश्य क्षेत्र छोटा होता है, इसलिए पूरे नमूने को एक दृश्य क्षेत्र में देखना असंभव है, नमूने पर केवल एक बहुत छोटा वृत्त ही देखा जा सकता है। इसके अलावा, दृश्य क्षेत्र का आकार माइक्रोस्कोप के कुल आवर्धन के व्युत्क्रमानुपाती होता है। कुल आवर्धन जितना अधिक होगा, देखने का क्षेत्र उतना ही छोटा होगा। समाधान यह है कि नमूने के प्रत्येक भाग को बारी-बारी से दृश्य क्षेत्र में प्रवेश कराने और बारी-बारी से निरीक्षण करने के लिए मूवर का उपयोग किया जाए।

(7) दर्पण की चमक

दर्पण की चमक से तात्पर्य माइक्रोस्कोप में दिखाई देने वाली वस्तु की छवि के हल्केपन और अंधेरे से है। अवलोकन को सुविधाजनक बनाने के लिए, हम आशा करते हैं कि परिणामी छवि उज्जवल होगी। निरंतर बाहरी प्रकाश के मामले में, दर्पण की चमक संख्यात्मक एपर्चर के वर्ग के समानुपाती होती है और कुल आवर्धन के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होती है। छवि को उज्जवल बनाने के लिए, कम आवर्धन ऐपिस के साथ बड़े संख्यात्मक एपर्चर वाले ऑब्जेक्टिव लेंस का उपयोग किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, समान ऑब्जेक्टिव लेंस के मामले में, 5X ऐपिस का उपयोग करने से एक दर्पण छवि उत्पन्न होगी जो 10X ऐपिस का उपयोग करने की तुलना में 4 गुना अधिक चमकीली होगी।

विद्युत प्रकाश स्रोतों का उपयोग करने वाले सूक्ष्मदर्शी के लिए, दर्पण छवि की चमक को प्रकाशक की चमक को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है।

(8) स्पष्टता

माइक्रोस्कोप इमेजिंग की स्पष्टता उसके ऑप्टिकल सिस्टम पर निर्भर करती है, विशेष रूप से ऑब्जेक्टिव लेंस के ऑप्टिकल प्रदर्शन पर। यह सूक्ष्मदर्शी के डिजाइन, निर्माण, उपयोग और भंडारण से संबंधित है। यह एक महत्वपूर्ण और जटिल मुद्दा है. उपयोग और भंडारण के दृष्टिकोण से, स्पष्टता को प्रभावित करने वाले मुख्य कारण हैं: उपयोग किए गए कवर ग्लास की मोटाई अयोग्य है, फोकस को आदर्श स्थिति में समायोजित नहीं किया गया है, कुल आवर्धन बहुत बड़ा है, और तेल का लेंस लेंस को पोंछा नहीं जाता. साफ, लेंस फफूंदी, आदि।