सूक्ष्म जगत के अवलोकन में आधुनिक सूक्ष्मदर्शी अवधारणा का अनुप्रयोग

सूक्ष्म जगत के अवलोकन में आधुनिक सूक्ष्मदर्शी अवधारणा का अनुप्रयोग

प्राचीन काल से लेकर आज तक, मनुष्य उच्चतर और दूरगामी सत्य का अनुसरण करता रहा है। समुद्री यात्राओं से लेकर अंतरिक्ष अन्वेषण तक, लोग एक के बाद एक भव्य लक्ष्यों पर विजय प्राप्त कर रहे हैं। हालाँकि, वह स्थूल संसार जिसे लोग नग्न आँखों से देखते हैं, वह संपूर्ण संसार नहीं है, और मानव आँख इसे स्पष्ट रूप से नहीं देख सकती है। यह अनगिनत लोगों को अन्वेषण और अनुसरण करने के लिए भी आकर्षित करता है।

स्थूल या सूक्ष्म चीजों के बावजूद, हमारे अवलोकन त्रि-आयामी अंतरिक्ष की विशेषताओं पर आधारित होते हैं, यानी, XYZ त्रि-आयामी, और चीजों के आकार में परिवर्तन के अवलोकन के लिए एक और माप कारक - समय टी पेश करने की आवश्यकता होती है, इसलिए चीजों को देखने का सबसे संपूर्ण तरीका XYZT की एक साथ रिकॉर्डिंग होना चाहिए, यानी आकार और समय की दीर्घकालिक फोटोग्राफी भी माइक्रोस्कोप का अंतिम कार्य है।

300 से अधिक वर्षों के विकास के बाद, आधुनिक सूक्ष्मदर्शी ने रिज़ॉल्यूशन, क्षेत्र की गहराई और देखने के क्षेत्र जैसी अवधारणाओं को प्रस्तावित किया है और लगातार समाधान प्रस्तावित किए हैं। सूक्ष्मदर्शी ने शुरू में सूक्ष्म जगत के अवलोकन की हमारी जरूरतों को पूरा किया है और हमें सूक्ष्म जगत के स्थान और समय को रिकॉर्ड करने में मदद की है।

सूक्ष्म विश्व अवलोकन में सबसे महत्वपूर्ण बात है विवरणों का समाधान और इसी से संकल्प की अवधारणा का जन्म हुआ। रिज़ॉल्यूशन दो बिंदुओं के बीच की न्यूनतम दूरी को संदर्भित करता है जिसे मानव आँख द्वारा पहचाना जा सकता है, और यह केवल XY आयाम में मान्य है। रेलेघ मानदंड, रेलेघ मानदंड के अनुसार, सामान्य लोग जिस सीमा में अंतर कर सकते हैं वह 25 सेमी की दूरी पर 0.2 मिमी के दो बिंदु हैं। जब हम माइक्रोस्कोप का उपयोग करते हैं, तो हम कम दूरी पर दो बिंदु देख सकते हैं, जिससे हमारे अवलोकन के रिज़ॉल्यूशन में सुधार होता है। आधुनिक अनुसंधान के निरंतर गहरा होने के साथ, लोगों की रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकताएं भी लगातार बढ़ रही हैं, और वैज्ञानिक भी माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन में लगातार सुधार कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी ने रिज़ॉल्यूशन को नैनोमीटर स्तर तक बढ़ा दिया है, जिससे वायरस का अवलोकन करना संभव हो गया है। अल्ट्रा-हाई माइक्रोस्कोपिक इमेजिंग तकनीक जीवित कोशिका अंगों के अवलोकन को साकार करते हुए, माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन को 200 नैनोमीटर से दसियों नैनोमीटर तक सुधारती है।

रिज़ॉल्यूशन में सुधार से नई समस्याएं भी आती हैं, यानी देखने के क्षेत्र और क्षेत्र की गहराई में कमी। सामान्य केंद्रीय रोशनी विधि (फोटोपिक रोशनी विधि जो प्रकाश को नमूने के माध्यम से समान रूप से पारित करती है) का उपयोग करते समय, माइक्रोस्कोप की रिज़ॉल्यूशन दूरी d =0 है। 61 λ/NA, दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य सीमा { है {2}}एनएम, औसत तरंग दैर्ध्य 550 एनएम है, और तरंग दैर्ध्य एक निश्चित स्थिरांक है। इसलिए, NA मान बढ़ाने से छोटा D मान प्राप्त किया जा सकता है, अर्थात, दो बिंदुओं के बीच की दूरी जिसे छोटा पहचाना जा सकता है, जिससे लोगों को छोटी वस्तुओं को स्पष्ट रूप से देखने की अनुमति मिलती है।

एनए मान संख्यात्मक एपर्चर है, जो लेंस के प्रकाश-प्राप्त शंकु कोण के आकार का वर्णन करता है, एनए=एन * पाप, यानी, लेंस और के बीच माध्यम के अपवर्तक सूचकांक (एन) का उत्पाद निरीक्षण की जाने वाली वस्तु और एपर्चर कोण के आधे की साइन (2)। n वस्तुनिष्ठ लेंस और नमूने के बीच माध्यम का प्रकाश अपवर्तनांक है। जब सूक्ष्मदर्शी वस्तु का अंतरिक्ष माध्यम वायु होता है, तो अपवर्तनांक n=1 होता है। वायु से अधिक अपवर्तनांक वाले माध्यम का उपयोग करने से NA मान में उल्लेखनीय वृद्धि हो सकती है। जल विसर्जन माध्यम आसुत जल है, और अपवर्तक सूचकांक अनुपात 1.33 है; तेल विसर्जन उद्देश्य माध्यम देवदार का तेल या अन्य पारदर्शी तेल है, और इसका अपवर्तक सूचकांक आम तौर पर 1.52 के आसपास होता है, जो लेंस और स्लाइड ग्लास के अपवर्तक सूचकांक के करीब है। इसलिए, तेल लेंस का NA मान वायु लेंस की तुलना में अधिक है।

एपर्चर कोण, जिसे "मिरर माउथ एंगल" के रूप में भी जाना जाता है, लेंस के ऑप्टिकल अक्ष पर ऑब्जेक्ट बिंदु और ऑब्जेक्टिव लेंस के फ्रंट लेंस के प्रभावी व्यास द्वारा बनाया गया कोण है। दर्पण मुख कोण को बढ़ाने से साइन मान बढ़ सकता है, और इसकी वास्तविक ऊपरी सीमा लगभग 72 डिग्री है (साइन मान 0.95 है), देवदार तेल के अपवर्तनांक 1.52 से गुणा करके, यह प्राप्त किया जा सकता है कि अधिकतम NA मान लगभग 1.45 है, और रिज़ॉल्यूशन गणना सूत्र में प्रतिस्थापित करने पर, यह प्राप्त किया जा सकता है कि एक पारंपरिक माइक्रोस्कोप की सीमा XY विमान रिज़ॉल्यूशन लगभग 0.2um है।

NA मान माइक्रोस्कोप के दृश्य क्षेत्र (बी) की चमक को भी सीधे प्रभावित करता है। सूत्र B∝NA2/M2 से हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि संख्यात्मक एपर्चर (NA) की वृद्धि या ऑब्जेक्टिव लेंस आवर्धन (M) की कमी के साथ चमक बढ़ती है।

सैद्धांतिक रूप से, हमें बेहतर XY समतल रिज़ॉल्यूशन और दृश्य चमक के क्षेत्र को प्राप्त करने के लिए उच्चतम संभव NA मान का अनुसरण करना चाहिए। हालाँकि, हर चीज़ के दो पहलू होते हैं। XY समतल रिज़ॉल्यूशन में सुधार से क्षेत्र की Z-अक्ष गहराई और देखने के अवलोकन क्षेत्र में कमी आएगी।

सूक्ष्मदर्शी आम तौर पर दृश्य को लंबवत रूप से नीचे की ओर देखते हैं। जब दृश्य क्षेत्र के व्यास के भीतर देखी गई वस्तु की सतह पर उत्तल स्थिति और अवतल स्थिति को स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है, तो उत्तल बिंदु और अवतल बिंदु के बीच की ऊंचाई का अंतर क्षेत्र की गहराई है। खैर, सूक्ष्मदर्शी के लिए, क्षेत्र की गहराई जितनी अधिक होगी, उतना बेहतर होगा। क्षेत्र की गहराई जितनी अधिक होगी, असमान वस्तुओं की सतह का अवलोकन करते समय उतनी ही बेहतर और अधिक त्रि-आयामी स्पष्टता वाली छवियां प्राप्त की जा सकती हैं। क्षेत्र की बड़ी गहराई हमें सूक्ष्म जगत को ऊर्ध्वाधर दिशा में देखने में मदद करती है। अर्थात्, XYZ त्रि-आयामी रूप में Z-अक्ष जानकारी।

फ़ील्ड की गहराई, छवि तल पर स्पष्ट छवि के अनुरूप सामने और पीछे के स्थान की गहराई है: dtot{0}}(λ*n)/NA प्लस n/(M∗NA) * e, dtot: फ़ील्ड की गहराई , NA: संख्यात्मक एपर्चर, M: कुल आवर्धन, λ: प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, (आमतौर पर λ=0.55um), n: नमूना और उद्देश्य लेंस के बीच माध्यम का अपवर्तक सूचकांक (वायु: n{{3) }}, तेल: n=1.52) इस सूत्र के अनुसार, हम जान सकते हैं कि क्षेत्र की Z अक्ष गहराई XY समतल NA मान के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

फ़ील्ड की गहराई के अलावा, देखने का क्षेत्र भी NA मान से प्रभावित होता है। जब उपकरण किसी बिंदु पर स्थिर रूप से देख रहा हो तो जो स्थानिक सीमा देखी जा सकती है, वह देखने का क्षेत्र है। इसकी गणना सीधे वस्तुनिष्ठ लेंस के आवर्धन से संबंधित है। अवलोकन द्वारा देखे गए दृश्य क्षेत्र का वास्तविक व्यास दृश्य क्षेत्र के व्यास के बराबर है, जिसे ऑब्जेक्टिव लेंस के आवर्धन से विभाजित किया गया है, ऐपिस दृश्य के संबंधित क्षेत्र को इंगित करेगा, जैसे कि 10/18, अर्थात, आवर्धन 10 गुना है, और दृश्य क्षेत्र का व्यास 18 मिमी है। इसलिए, जब ऐपिस निर्धारित किया जाता है, तो आवर्धन जितना बड़ा होगा, देखने का क्षेत्र उतना ही छोटा होगा।

XY समतल रिज़ॉल्यूशन स्थानीय विवरणों का विश्लेषण है, और देखने का क्षेत्र नमूने की हमारी अवलोकन सीमा निर्धारित करता है। देखने का क्षेत्र जितना बड़ा होगा, उतना बेहतर होगा, लेकिन वर्तमान तकनीक द्वारा सीमित, हमें अच्छे NA मान प्राप्त करने के लिए उच्च-शक्ति उद्देश्य लेंस का उपयोग करना चाहिए, इसलिए, दृश्य क्षेत्र और NA मानों में अप्रत्यक्ष नकारात्मक सहसंबंध होता है।