कौन से उद्योग ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का सबसे अधिक उपयोग करते हैं?
ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप एक प्राचीन और युवा वैज्ञानिक उपकरण है। इसके जन्म से लेकर अब तक इसका इतिहास 300 साल पुराना है। ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जैसे कि जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान, भौतिकी, खगोल विज्ञान आदि में कुछ वैज्ञानिक अनुसंधान कार्यों में सभी माइक्रोस्कोप के बिना।
वर्तमान में, यह लगभग विज्ञान और प्रौद्योगिकी का छवि समर्थन बन गया है। यह कथन कितना सत्य है, यह देखने के लिए आपको केवल विज्ञान और प्रौद्योगिकी के बारे में मीडिया रिपोर्टों में बार-बार आने वाले इसके आंकड़े को देखना होगा।
जीव विज्ञान में, प्रयोगशाला इस प्रकार 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 रोगाणुओं, कोशिका ऊतक संरचना में परिवर्तन आदि जैसी जानकारी की जांच करने के लिए किया जाता है, और डॉक्टरों को उपचार तैयार करने के लिए संदर्भ और सत्यापन विधियां प्रदान करते हैं। योजनाएं. माइक्रोसर्जरी में, माइक्रोस्कोप डॉक्टरों के लिए एकमात्र उपकरण है; कृषि, प्रजनन, कीट नियंत्रण और अन्य कार्य सूक्ष्मदर्शी की सहायता के बिना नहीं हो सकते; औद्योगिक उत्पादन में, सूक्ष्म भागों का प्रसंस्करण निरीक्षण और असेंबली समायोजन, और भौतिक गुणों का अनुसंधान सभी माइक्रोस्कोप से संभव है। अपनी प्रतिभा दिखाने का स्थान; आपराधिक जांचकर्ता अक्सर विभिन्न सूक्ष्म अपराधों का विश्लेषण करने के लिए सूक्ष्मदर्शी पर भरोसा करते हैं, जो वास्तविक हत्यारे को निर्धारित करने के लिए एक महत्वपूर्ण साधन है; पर्यावरण संरक्षण विभागों को विभिन्न ठोस प्रदूषकों का पता लगाने के लिए सूक्ष्मदर्शी की भी आवश्यकता होती है; भूवैज्ञानिक और खनन इंजीनियर और सांस्कृतिक अवशेष पुरातत्वविदों का उपयोग माइक्रोस्कोप द्वारा पाए गए सुरागों से गहरे दबे खनिज भंडार का अंदाजा लगाया जा सकता है या धूल भरी ऐतिहासिक सच्चाई का अनुमान लगाया जा सकता है; यहां तक कि लोगों का दैनिक जीवन भी माइक्रोस्कोप के बिना नहीं चल सकता, जैसे सौंदर्य और हेयरड्रेसिंग उद्योग, जो त्वचा और बालों की गुणवत्ता का पता लगाने के लिए माइक्रोस्कोप का उपयोग कर सकते हैं। सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त कर सकते हैं. यह देखा जा सकता है कि माइक्रोस्कोप लोगों के उत्पादन और जीवन के साथ कितनी निकटता 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 शरीर होती हैं; मेटलोग्राफिक माइक्रोस्कोप का उपयोग मुख्य रूप से अपारदर्शी वस्तुओं की सतह का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है, जैसे मेटलोग्राफिक संरचना और सामग्री की सतह दोष; जबकि वस्तु को बड़ा किया जाता है और चित्रित किया जाता है, वस्तु का अभिविन्यास और मानव आंख के सापेक्ष छवि भी सुसंगत होती है, और गहराई की भावना होती है, जो लोगों की पारंपरिक दृश्य आदतों के अनुरूप होती है; ध्रुवीकरण सूक्ष्मदर्शी विभिन्न सूक्ष्म वस्तुओं के घटकों 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 उपयोग मुख्य रूप से संस्कृति पोत के नीचे के माध्यम से संस्कृति का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है; एक प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोप विशिष्ट छोटी 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; तुलनात्मक सूक्ष्मदर्शी एक ही दृश्य क्षेत्र में दो वस्तुओं की परस्पर जुड़ी या आरोपित छवियां बना सकता है, ताकि दोनों वस्तुओं की समानताओं और अंतरों की तुलना की जा सके।
पारंपरिक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप मुख्य रूप से ऑप्टिकल सिस्टम और उनकी सहायक यांत्रिक संरचनाओं से बने होते हैं। ऑप्टिकल सिस्टम में ऑब्जेक्टिव लेंस, ऐपिस और कंडेनसर लेंस शामिल हैं, जो सभी विभिन्न ऑप्टिकल ग्लास से बने जटिल आवर्धक ग्लास हैं। ऑब्जेक्टिव लेंस नमूने की छवि को बड़ा करता है, और इसका आवर्धन M ऑब्जेक्ट निम्नलिखित सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: M ऑब्जेक्ट=Δ∕f' ऑब्जेक्ट, जहां f' ऑब्जेक्ट ऑब्जेक्टिव लेंस की फोकल लंबाई है, और Δ इसे अभिदृश्यक लेंस और नेत्रिका के बीच की दूरी के रूप में समझा जा सकता है। ऐपिस वस्तुनिष्ठ लेंस द्वारा बनी छवि को फिर से बड़ा करता है, और अवलोकन के लिए मानव आंख के सामने 250 मिमी पर एक आभासी छवि बनाता है। अधिकांश लोगों के लिए यह सबसे आरामदायक अवलोकन स्थिति है। ऐपिस एम आंख का आवर्धन =250/एफ' आंख, एफ' आंख ऐपिस की फोकल लंबाई है। माइक्रोस्कोप का कुल आवर्धन वस्तुनिष्ठ लेंस और ऐपिस का उत्पाद है, अर्थात, M=M ऑब्जेक्ट*M आंख=Δ*250/f' आंख *f; वस्तु। यह देखा जा सकता है कि ऑब्जेक्टिव लेंस और ऐपिस की फोकल लंबाई कम करने से कुल आवर्धन में वृद्धि होगी, जो माइक्रोस्कोप के साथ बैक्टीरिया और अन्य सूक्ष्मजीवों को देखने की कुंजी है, और यह इसके और साधारण आवर्धक चश्मे के बीच का अंतर भी है।
तो, क्या बिना किसी सीमा के 'ऑब्जेक्ट एफ' जाल को कम करना संभव है, ताकि आवर्धन बढ़ाया जा सके, ताकि हम 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 घटनाएं अनिवार्य रूप से घटित होंगी, ठीक उसी तरह जैसे पानी की सतह पर तरंगें जो दैनिक जीवन में देखी जा सकती हैं, बाधाओं का सामना करते समय घूम सकती हैं , और पानी की तरंगों के दो स्तंभ मिलने पर एक दूसरे को मजबूत कर सकते हैं या कमजोर कर सकते हैं। जब किसी बिंदु-आकार की चमकदार वस्तु से उत्सर्जित प्रकाश तरंग वस्तुनिष्ठ लेंस में प्रवेश करती है, तो वस्तुनिष्ठ लेंस का फ्रेम प्रकाश के प्रसार में बाधा उत्पन्न करता है, जिसके परिणामस्वरूप विवर्तन और हस्तक्षेप होता है। इसमें कमजोर और धीरे-धीरे कमजोर होती तीव्रता वाले प्रकाश छल्लों की एक श्रृंखला होती है। हम केंद्रीय उज्ज्वल स्थान को 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 धब्बे के रूप में पुष्टि नहीं की जा सके। रेले ने यह सोचते हुए एक निर्णय मानक प्रस्तावित किया 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 आँख द्वारा प्राप्त किये जा सकने वाले प्रकाश की मात्रा लगभग 0.4-0.7um है, और n उस माध्यम का अपवर्तनांक है जहाँ प्रकाश उत्सर्जक बिंदु स्थित है, जैसे कि हवा में, n ≈1, पानी में, n≈1.33, और A ऑब्जेक्टिव लेंस के फ्रेम के प्रकाश-उत्सर्जक बिंदु के उद्घाटन कोण का आधा है, और NA को ऑब्जेक्टिव लेंस का संख्यात्मक एपर्चर कहा जाता है। उपरोक्त सूत्र से यह देखा जा सकता है कि वस्तुनिष्ठ लेंस द्वारा पहचाने जा सकने वाले दो बिंदुओं के बीच की दूरी प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और संख्यात्मक एपर्चर द्वारा सीमित होती 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, synA हमेशा 1 से कम होता है। उपलब्ध का अधिकतम अपवर्तनांक 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 भेद सकता है। माइक्रोस्कोप के माध्यम से छवि को बड़ा करें, यदि आप ऑब्जेक्ट बिंदु दूरी ई को बढ़ाना चाहते हैं जिसे ऑब्जेक्टिव लेंस द्वारा एक निश्चित NA मान के साथ मानव आंख द्वारा हल करने के लिए पर्याप्त रूप से हल किया जा सकता है, तो आपको मी से अधिक या इसके बराबर की आवश्यकता है {{26 }}.15मिमी, जहां {{30}}.15मिमी मानव आंख का प्रायोगिक मूल्य है दो सूक्ष्म वस्तुओं के बीच न्यूनतम दूरी जिसे आंखों के सामने 250मिमी पर पहचाना जा सकता है, इसलिए एम इससे अधिक है या (0.15∕0.61 इंच) NA≈500N.A के बराबर, अवलोकन को अधिक श्रमसाध्य न बनाने के लिए, M को दोगुना करना, यानी 500N पर्याप्त है। A, M से कम या उसके बराबर, 1000N.A से कम या उसके बराबर, माइक्रोस्कोप के कुल आवर्धन की एक उचित चयन सीमा है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कुल आवर्धन कितना बड़ा है, यह अर्थहीन है, क्योंकि ऑब्जेक्टिव लेंस के संख्यात्मक एपर्चर ने न्यूनतम समाधान योग्य दूरी को सीमित कर दिया है, और आवर्धन को बढ़ाकर अधिक अंतर करना असंभव है। छोटी वस्तुएँ विस्तृत हैं।
इमेजिंग कंट्रास्ट ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का एक अन्य प्रमुख मुद्दा है। तथाकथित कंट्रास्ट छवि सतह पर आसन्न भागों के बीच काले और सफेद कंट्रास्ट या रंग अंतर को संदर्भित करता है। मानव आँख के लिए 0.02 से नीचे की चमक के अंतर को आंकना कठिन है। थोड़ा अधिक संवेदनशील है. कुछ माइक्रोस्कोप अवलोकन वस्तुओं के लिए, जैसे कि जैविक नमूने, विवरणों के बीच चमक का अंतर बहुत छोटा है, और माइक्रोस्कोप ऑप्टिकल सिस्टम की डिजाइन और विनिर्माण त्रुटियां इमेजिंग कंट्रास्ट को और कम कर देती हैं और अंतर करना मुश्किल बना देती हैं। इस समय, वस्तु का विवरण स्पष्ट रूप से नहीं देखा जा सकता है, इसलिए नहीं कि कुल आवर्धन बहुत कम है, न ही ऑब्जेक्टिव लेंस का संख्यात्मक एपर्चर 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 तरीकों में भी लगातार सुधार हो रहा है। कच्चे माल के प्रदर्शन, प्रक्रिया में सुधार 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। लोग ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप बनाने के लिए नमूना धुंधलापन, अंधेरे क्षेत्र, चरण विपरीत, प्रतिदीप्ति, हस्तक्षेप, ध्रुवीकरण और अन्य अवलोकन तकनीकों का उपयोग करेंगे। यह सभी प्रकार के नमूनों के अनुसंधान के लिए अनुकूल हो सकता है। यद्यपि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, अल्ट्रासोनिक माइक्रोस्कोप और अन्य आवर्धक इमेजिंग उपकरण हाल के वर्षों में लगातार सामने आए हैं, और कुछ पहलुओं में उनका प्रदर्शन बेहतर है, फिर भी वे सस्तेपन, सुविधा, अंतर्ज्ञान और विशेष रूप से जीवित जीवों पर शोध के लिए उपयुक्त नहीं हैं। प्रकाश सूक्ष्मदर्शी का प्रतिद्वंद्वी, जो अभी भी मजबूती से अपनी पकड़ बनाए हुए 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, दो-फोटॉन माइक्रोस्कोप और विभिन्न नए कार्य या उपकरण हैं जो विभिन्न नई पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुकूल हो सकते हैं जो एक अंतहीन धारा में उभरते हैं, जो ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के अनुप्रयोग क्षेत्र को और विस्तारित करता है। मंगल ग्रह के रोवर्स से अपलोड की गई चट्टानों की संरचनाओं की सूक्ष्म तस्वीरें कितनी रोमांचक हैं! हम पूरी तरह से विश्वास कर सकते हैं कि ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप एक अद्यतन दृष्टिकोण के साथ मानव जाति को लाभान्वित करेगा।
