ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप मुख्य रूप से किन क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं?

ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप मुख्य रूप से किन क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं?

वैज्ञानिक सूक्ष्मदर्शी एक प्राचीन और युवा वैज्ञानिक उपकरण है। इसके जन्म से तीन सौ साल का इतिहास है। ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जैसे कि जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान, भौतिकी, खगोल विज्ञान आदि में कुछ वैज्ञानिक शोध कार्य बिना माइक्रोस्कोप के।

वर्तमान में, यह लगभग विज्ञान और प्रौद्योगिकी की छवि का समर्थन बन गया है। आपको केवल यह देखने की जरूरत है कि विज्ञान और प्रौद्योगिकी के बारे में मीडिया रिपोर्टों में इसका आंकड़ा बार-बार दिखाई दे रहा है, यह देखने के लिए कि यह कथन सत्य है।

जीव विज्ञान में, प्रयोगशाला इस तरह के प्रायोगिक उपकरणों से अविभाज्य है, जो शिक्षार्थियों को अज्ञात दुनिया का अध्ययन करने में मदद कर सकती है; दुनिया को समझने के लिए।

अस्पताल सूक्ष्मदर्शी के लिए सबसे बड़े अनुप्रयोग स्थान हैं, जिनका उपयोग मुख्य रूप से रोगी के शरीर के तरल पदार्थ में परिवर्तन, मानव शरीर पर आक्रमण करने वाले कीटाणुओं, कोशिका ऊतक संरचना में परिवर्तन आदि जैसी सूचनाओं की जांच करने के लिए किया जाता है, और उपचार तैयार करने के लिए संदर्भ और सत्यापन विधियों के साथ डॉक्टरों को प्रदान करता है। योजनाएं। माइक्रोसर्जरी में, माइक्रोस्कोप डॉक्टरों के लिए एकमात्र उपकरण है; कृषि में, प्रजनन, कीट नियंत्रण और अन्य कार्य माइक्रोस्कोप की सहायता के बिना नहीं हो सकते; औद्योगिक उत्पादन में, सूक्ष्म भागों के प्रसंस्करण निरीक्षण और विधानसभा समायोजन, और भौतिक गुणों के अनुसंधान सभी माइक्रोस्कोप के साथ संभव हैं। उनकी प्रतिभा दिखाने के लिए एक जगह; आपराधिक जांचकर्ता अक्सर वास्तविक हत्यारे को निर्धारित करने के लिए एक महत्वपूर्ण साधन के रूप में विभिन्न सूक्ष्म अपराधों का विश्लेषण करने के लिए सूक्ष्मदर्शी पर भरोसा करते हैं; विभिन्न ठोस प्रदूषकों का पता लगाने के लिए पर्यावरण संरक्षण विभागों को भी सूक्ष्मदर्शी की आवश्यकता होती है; भूवैज्ञानिक और खनन इंजीनियर और सांस्कृतिक अवशेष पुरातत्वविद उपयोग करते हैं माइक्रोस्कोप द्वारा पाए गए सुराग गहरे दफन खनिज जमा का न्याय कर सकते हैं या धूल भरे ऐतिहासिक सत्य का अनुमान लगा सकते हैं; यहां तक ​​कि लोगों का दैनिक जीवन भी माइक्रोस्कोप के बिना नहीं चल सकता है, जैसे सौंदर्य और हेयरड्रेसिंग उद्योग, जो त्वचा और बालों की गुणवत्ता का पता लगाने के लिए माइक्रोस्कोप का उपयोग कर सकते हैं। उत्तम परिणाम प्राप्त कर सकते हैं। यह देखा जा सकता है कि माइक्रोस्कोप लोगों के उत्पादन और जीवन के साथ कितनी बारीकी से जुड़ा हुआ है।

विभिन्न अनुप्रयोग उद्देश्यों के अनुसार, सूक्ष्मदर्शी को मोटे तौर पर चार श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: जैविक सूक्ष्मदर्शी, मेटलोग्राफिक सूक्ष्मदर्शी, स्टीरियो सूक्ष्मदर्शी और ध्रुवीकरण सूक्ष्मदर्शी। जैसा कि नाम से पता चलता है, जैविक सूक्ष्मदर्शी मुख्य रूप से बायोमेडिसिन में उपयोग किए जाते हैं, और अवलोकन वस्तुएं ज्यादातर पारदर्शी या पारभासी सूक्ष्म निकाय होती हैं; मैटलोग्राफिक माइक्रोस्कोप मुख्य रूप से अपारदर्शी वस्तुओं की सतह का निरीक्षण करने के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे कि मेटलोग्राफिक संरचना और सामग्री की सतह दोष; जबकि वस्तु आवर्धित और प्रतिबिम्बित है, वस्तु का अभिविन्यास और मानव आँख के सापेक्ष छवि भी सुसंगत है, और गहराई की भावना है, जो लोगों की पारंपरिक दृश्य आदतों के अनुरूप है; ध्रुवीकरण सूक्ष्मदर्शी विभिन्न सूक्ष्म वस्तुओं घटक को अलग करने के लिए ध्रुवीकृत प्रकाश के लिए विभिन्न सामग्रियों के संचरण या प्रतिबिंब विशेषताओं का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, कुछ विशेष प्रकारों को भी उप-विभाजित किया जा सकता है, जैसे कि एक उलटा जैविक माइक्रोस्कोप या एक संस्कृति माइक्रोस्कोप, जिसका मुख्य रूप से संस्कृति पोत के नीचे संस्कृति का निरीक्षण करने के लिए उपयोग किया जाता है; एक प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोप विशिष्ट कम तरंग दैर्ध्य प्रकाश को अवशोषित करने के लिए कुछ पदार्थों का उपयोग करता है इन पदार्थों के अस्तित्व की खोज करने और उनकी सामग्री का न्याय करने के लिए विशिष्ट लंबी तरंग दैर्ध्य प्रकाश उत्सर्जित करने की विशेषताएं; तुलना सूक्ष्मदर्शी एक ही दृश्य क्षेत्र में दो वस्तुओं की तुलना या आरोपित छवियों को बना सकता है, ताकि दो वस्तुओं की समानता और अंतर की तुलना की जा सके।

पारंपरिक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप मुख्य रूप से ऑप्टिकल सिस्टम और उनके सहायक यांत्रिक संरचनाओं से बने होते हैं। ऑप्टिकल सिस्टम में ऑब्जेक्टिव लेंस, ऐपिस और कंडेनसर लेंस शामिल होते हैं, ये सभी विभिन्न ऑप्टिकल ग्लास से बने जटिल आवर्धक लेंस होते हैं। ऑब्जेक्टिव लेंस नमूने की छवि को बड़ा करता है, और इसका आवर्धन M ऑब्जेक्ट निम्न सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: M ऑब्जेक्ट=Δ∕f' ऑब्जेक्ट, जहां f' ऑब्जेक्ट ऑब्जेक्टिव लेंस की फोकल लंबाई है, और Δ वस्तुनिष्ठ लेंस और नेत्रिका के बीच की दूरी के रूप में समझा जा सकता है। ऐपिस ऑब्जेक्टिव लेंस द्वारा बनाई गई छवि को फिर से बड़ा करता है, और अवलोकन के लिए मानव आंखों के सामने 250 मिमी पर एक आभासी छवि बनाता है। अधिकांश लोगों के लिए यह सबसे आरामदायक अवलोकन स्थिति है। नेत्रिका M eye=250/f' eye, f' eye का आवर्धन ऐपिस की फ़ोकल लंबाई है। सूक्ष्मदर्शी का कुल आवर्धन अभिदृश्यक लेंस और नेत्रिका का गुणनफल है, अर्थात, M=M वस्तु*M नेत्र=Δ*250/f' नेत्र *f; वस्तु। यह देखा जा सकता है कि ऑब्जेक्टिव लेंस और ऐपिस की फोकल लंबाई कम करने से कुल आवर्धन बढ़ जाएगा, जो बैक्टीरिया और अन्य सूक्ष्मजीवों को माइक्रोस्कोप से देखने की कुंजी है, और यह इसके और साधारण आवर्धक चश्मे के बीच का अंतर भी है।

तो, क्या f' वस्तु f' जाल को सीमा के बिना कम करना संभव है, ताकि आवर्धन बढ़ाया जा सके, ताकि हम और अधिक सूक्ष्म वस्तुओं को देख सकें? जवाब न है! ऐसा इसलिए है क्योंकि इमेजिंग के लिए उपयोग की जाने वाली रोशनी अनिवार्य रूप से एक प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंग है, इसलिए प्रसार प्रक्रिया के दौरान विवर्तन और हस्तक्षेप की घटनाएं अनिवार्य रूप से घटित होंगी, ठीक उसी तरह जैसे पानी की सतह पर लहरें जो दैनिक जीवन में देखी जा सकती हैं, जब बाधाओं का सामना करना पड़ सकता है , और पानी की लहरों के दो स्तंभ मिलने पर एक दूसरे को मजबूत कर सकते हैं या उसी को कमजोर कर सकते हैं। जब एक बिंदु के आकार की चमकदार वस्तु से निकलने वाली प्रकाश तरंग वस्तुनिष्ठ लेंस में प्रवेश करती है, तो वस्तुनिष्ठ लेंस का फ्रेम प्रकाश के प्रसार में बाधा डालता है, जिसके परिणामस्वरूप विवर्तन और हस्तक्षेप होता है। कमजोर और धीरे-धीरे कमजोर पड़ने वाली तीव्रता वाले प्रकाश के छल्ले की एक श्रृंखला है। केंद्रीय उज्ज्वल स्थान को हम हवादार डिस्क कहते हैं। जब दो प्रकाश उत्सर्जक बिंदु एक निश्चित दूरी के करीब होते हैं, तो दो प्रकाश धब्बे तब तक ओवरलैप होंगे जब तक कि उन्हें दो प्रकाश बिंदुओं के रूप में पुष्टि नहीं की जा सकती। रेले ने एक निर्णय मानक का प्रस्ताव दिया, यह सोचकर कि जब दो प्रकाश धब्बों के केंद्रों के बीच की दूरी हवादार डिस्क की त्रिज्या के बराबर होती है, तो दो प्रकाश धब्बों को अलग किया जा सकता है। गणना के बाद, इस समय दो प्रकाश उत्सर्जक बिंदुओं के बीच की दूरी e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA है, जहां I प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है, तरंग दैर्ध्य मानव आंख द्वारा प्राप्त किए जा सकने वाले प्रकाश की मात्रा लगभग 0 है। 4-0.7um, और n उस माध्यम का अपवर्तक सूचकांक है जहां प्रकाश उत्सर्जक बिंदु स्थित है, जैसे हवा में, n ≈1, पानी में, n≈1.33, और A वस्तुनिष्ठ लेंस के फ्रेम के प्रकाश उत्सर्जक बिंदु के उद्घाटन कोण का आधा है, और NA को वस्तुनिष्ठ लेंस का संख्यात्मक छिद्र कहा जाता है। उपरोक्त सूत्र से यह देखा जा सकता है कि दो बिंदुओं के बीच की दूरी जिसे वस्तुनिष्ठ लेंस द्वारा पहचाना जा सकता है, प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और संख्यात्मक एपर्चर द्वारा सीमित है। चूँकि मानव आँख की सबसे तीव्र दृष्टि की तरंग दैर्ध्य लगभग 0.5um है, और कोण A 90 डिग्री से अधिक नहीं हो सकता है, sinA हमेशा 1 से कम होता है। उपलब्ध का अधिकतम अपवर्तक सूचकांक प्रकाश-संचारण माध्यम लगभग 1.5 है, इसलिए ई मान हमेशा 0.2um से अधिक होता है, जो कि न्यूनतम सीमा दूरी है जिसे ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप अलग कर सकता है। एक माइक्रोस्कोप के माध्यम से छवि को आवर्धित करें, यदि आप वस्तु बिंदु दूरी ई को बढ़ाना चाहते हैं, जिसे वस्तुनिष्ठ लेंस द्वारा एक निश्चित एनए मान के साथ हल किया जा सकता है, जिसे मानव आंख द्वारा हल किया जा सकता है, तो आपको {{26 से अधिक या बराबर की जरूरत है। }}.15मिमी, जहां {{30}}.15मिमी मानव आंख का प्रायोगिक मूल्य है दो सूक्ष्म वस्तुओं के बीच की न्यूनतम दूरी जिसे आंखों के सामने 250मिमी पर पहचाना जा सकता है, इसलिए एम से अधिक या (0.15∕0.61 इंच) NA≈500N.A के बराबर, अवलोकन को बहुत श्रमसाध्य नहीं बनाने के लिए, यह M, यानी 500N को दोगुना करने के लिए पर्याप्त है। M से कम या बराबर 1000N.A से कम या बराबर माइक्रोस्कोप के कुल आवर्धन की एक उचित चयन सीमा है। कोई फर्क नहीं पड़ता कि कुल आवर्धन कितना बड़ा है, यह अर्थहीन है, क्योंकि वस्तुनिष्ठ लेंस के संख्यात्मक छिद्र ने न्यूनतम रिजोल्वेबल दूरी को सीमित कर दिया है, और आवर्धन बढ़ाकर अधिक भेद करना असंभव है। छोटी वस्तुएं विस्तृत हैं।

इमेजिंग कंट्रास्ट ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का एक अन्य प्रमुख मुद्दा है। तथाकथित कंट्रास्ट छवि की सतह पर आसन्न भागों के बीच काले और सफेद कंट्रास्ट या रंग अंतर को संदर्भित करता है। मानव आँख के लिए 0.02 के नीचे चमक अंतर का न्याय करना मुश्किल है। थोड़ा अधिक संवेदनशील होता है। कुछ माइक्रोस्कोप अवलोकन वस्तुओं के लिए, जैसे जैविक नमूने, विवरण के बीच चमक अंतर बहुत छोटा है, और माइक्रोस्कोप ऑप्टिकल सिस्टम की डिज़ाइन और निर्माण त्रुटियां इमेजिंग कंट्रास्ट को और कम करती हैं और इसे अलग करना मुश्किल बनाती हैं। इस समय, वस्तु का विवरण स्पष्ट रूप से नहीं देखा जा सकता है, इसलिए नहीं कि कुल आवर्धन बहुत कम है, न ही वस्तुनिष्ठ लेंस का संख्यात्मक छिद्र बहुत छोटा है, बल्कि इसलिए कि छवि तल का कंट्रास्ट बहुत कम है।

वर्षों से, लोगों ने माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन और इमेजिंग कंट्रास्ट को बेहतर बनाने के लिए कड़ी मेहनत की है। कंप्यूटर प्रौद्योगिकी और उपकरणों की निरंतर प्रगति के साथ, ऑप्टिकल डिजाइन के सिद्धांत और विधियों में भी लगातार सुधार हो रहा है। कच्चे माल के प्रदर्शन में सुधार, प्रक्रिया और पता लगाने के तरीकों में निरंतर सुधार और अवलोकन विधियों के नवाचार ने ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की इमेजिंग गुणवत्ता को विवर्तन सीमा की पूर्णता के करीब बना दिया है। ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप बनाने के लिए लोग नमूना धुंधला, अंधेरे क्षेत्र, चरण विपरीत, फ्लोरोसेंस, हस्तक्षेप, ध्रुवीकरण और अन्य अवलोकन तकनीकों का उपयोग करेंगे, यह सभी प्रकार के नमूने के शोध के अनुकूल हो सकता है। हालांकि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, अल्ट्रासोनिक माइक्रोस्कोप और अन्य आवर्धक इमेजिंग उपकरण हाल के वर्षों में क्रमिक रूप से सामने आए हैं, और कुछ पहलुओं में बेहतर प्रदर्शन करते हैं, फिर भी वे सस्तेपन, सुविधा, अंतर्ज्ञान और विशेष रूप से जीवित जीवों पर शोध के लिए उपलब्ध नहीं हैं। प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के प्रतिद्वंद्वी, जो अभी भी अपनी जमीन मजबूती से रखता है। दूसरी ओर, लेजर, कंप्यूटर, नई सामग्री प्रौद्योगिकी और सूचना प्रौद्योगिकी के साथ मिलकर, प्राचीन ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप कायाकल्प कर रहा है और जोरदार जीवन शक्ति दिखा रहा है। डिजिटल माइक्रोस्कोप, लेजर कन्फोकल स्कैनिंग माइक्रोस्कोप, नियर-फील्ड स्कैनिंग माइक्रोस्कोप, टू-फोटॉन माइक्रोस्कोप और ऐसे कई नए कार्य या उपकरण हैं जो विभिन्न नई पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुकूल हो सकते हैं, जो एक अंतहीन धारा में उभर कर आते हैं, जो आगे ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के अनुप्रयोग क्षेत्र का विस्तार करता है। मार्स रोवर्स से अपलोड किए गए रॉक फॉर्मेशन के सूक्ष्म चित्र कितने रोमांचक हैं! हम पूरी तरह से विश्वास कर सकते हैं कि ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप एक अद्यतन दृष्टिकोण के साथ मानव जाति को लाभान्वित करेगा।