মাইক্রোস্কোপিক জগতের পর্যবেক্ষণে আধুনিক মাইক্রোস্কোপ ধারণার প্রয়োগ

মাইক্রোস্কোপিক জগতের পর্যবেক্ষণে আধুনিক মাইক্রোস্কোপ ধারণার প্রয়োগ

প্রাচীনকাল থেকে বর্তমান পর্যন্ত মানুষ উচ্চতর ও সুদূর সত্যের অনুসরণ করে চলেছে। সমুদ্র ভ্রমণ থেকে মহাকাশ অনুসন্ধান পর্যন্ত, মানুষ একের পর এক বিশাল লক্ষ্য জয় করে চলেছে। যাইহোক, মানুষ খালি চোখে যে ম্যাক্রোস্কোপিক জগত দেখতে পায় তা পুরো পৃথিবী নয় এবং মানুষের চোখ পরিষ্কারভাবে দেখতে পারে না। এটি অন্বেষণ এবং অনুসরণ করার জন্য অসংখ্য লোককে আকর্ষণ করে।

ম্যাক্রোস্কোপিক বা আণুবীক্ষণিক জিনিস নির্বিশেষে, আমাদের পর্যবেক্ষণগুলি ত্রিমাত্রিক স্থানের বৈশিষ্ট্যগুলির উপর ভিত্তি করে, অর্থাৎ XYZ ত্রিমাত্রিক, এবং বস্তুর আকারের পরিবর্তনগুলি পর্যবেক্ষণের জন্য আরেকটি পরিমাপ ফ্যাক্টর প্রবর্তন করা প্রয়োজন - সময় টি, তাই জিনিসগুলি পর্যবেক্ষণ করার সবচেয়ে সম্পূর্ণ উপায়টি হতে হবে XYZT এর যুগপত রেকর্ডিং, অর্থাৎ দীর্ঘমেয়াদী আকৃতির ফটোগ্রাফি প্লাস টাইম, এছাড়াও মাইক্রোস্কোপের চূড়ান্ত কাজ।

300 বছরের বেশি বিকাশের পরে, আধুনিক মাইক্রোস্কোপগুলি রেজোলিউশন, ক্ষেত্রের গভীরতা এবং দর্শনের ক্ষেত্রের মতো ধারণাগুলি প্রস্তাব করেছে এবং ক্রমাগত সমাধানগুলি প্রস্তাব করেছে। অণুবীক্ষণ যন্ত্র প্রাথমিকভাবে অণুবীক্ষণিক জগত পর্যবেক্ষণের জন্য আমাদের চাহিদা পূরণ করেছে এবং আমাদেরকে অণুবীক্ষণিক জগতের স্থান ও সময় রেকর্ড করতে সাহায্য করেছে।

আণুবীক্ষণিক বিশ্ব পর্যবেক্ষণে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল বিশদ বিবরণের রেজোলিউশন, এবং রেজোলিউশনের ধারণার জন্ম হয়েছে এটি থেকে। রেজোলিউশন বলতে দুটি বিন্দুর মধ্যে ন্যূনতম দূরত্ব বোঝায় যা মানুষের চোখ দ্বারা আলাদা করা যায় এবং শুধুমাত্র XY মাত্রায় বৈধ। Rayleigh মানদণ্ড, Rayleigh Criterion অনুযায়ী, সাধারণ মানুষ যে সীমাটি আলাদা করতে পারে তা হল 25cm দূরত্বে 0.2mm এর দুটি বিন্দু। যখন আমরা একটি মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করি, তখন আমরা একটি ছোট দূরত্বে দুটি বিন্দু দেখতে পাই, যা আমাদের পর্যবেক্ষণের রেজোলিউশনকে উন্নত করে। আধুনিক গবেষণার ক্রমাগত গভীরতার সাথে, রেজোলিউশনের জন্য মানুষের প্রয়োজনীয়তাও ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে, এবং বিজ্ঞানীরাও ক্রমাগত মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশনকে উন্নত করছেন। উদাহরণস্বরূপ, ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপগুলি রেজোলিউশনকে ন্যানোমিটার স্তরে বাড়িয়েছে, ভাইরাসগুলি পর্যবেক্ষণ করতে সক্ষম করে। অতি-উচ্চ মাইক্রোস্কোপিক ইমেজিং প্রযুক্তি জীবন্ত কোষের অর্গানেলের পর্যবেক্ষণ উপলব্ধি করে মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশন 200 ন্যানোমিটার থেকে দশ ন্যানোমিটারে উন্নত করে।

রেজোলিউশনের উন্নতিও নতুন সমস্যা নিয়ে আসে, অর্থাৎ, ক্ষেত্র এবং ক্ষেত্রের গভীরতা হ্রাস। সাধারণ কেন্দ্রীয় আলোকসজ্জা পদ্ধতি ব্যবহার করার সময় (ফটোপিক আলোকসজ্জা পদ্ধতি যা আলোকে সমানভাবে নমুনার মধ্য দিয়ে যায়), মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশন দূরত্ব d=0.61 λ/NA, দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসীমা হল { {2}}nm, গড় তরঙ্গদৈর্ঘ্য 550nm, এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য একটি নির্দিষ্ট ধ্রুবক। অতএব, NA মান বৃদ্ধি করলে একটি ছোট D মান পাওয়া যায়, অর্থাৎ, দুটি বিন্দুর মধ্যে দূরত্ব যা ছোট করে আলাদা করা যায়, যা মানুষকে ছোট বস্তুগুলি স্পষ্টভাবে দেখতে দেয়।

NA মান হল সাংখ্যিক অ্যাপারচার, যা লেন্সের আলো-গ্রহণকারী শঙ্কু কোণের আকার বর্ণনা করে, NA=n * sin, অর্থাৎ, লেন্সের মধ্যবর্তী মাধ্যমটির প্রতিসরণ সূচক (n) এর গুণফল। যে বস্তুটি পরিদর্শন করা হবে এবং অ্যাপারচার কোণের অর্ধেকের সাইন (2)। n হল অবজেক্টিভ লেন্স এবং নমুনার মধ্যবর্তী মাধ্যমের আলোক প্রতিসরণকারী সূচক। যখন মাইক্রোস্কোপ বস্তু স্থান মাধ্যম বায়ু, প্রতিসরণ সূচক n=1। বায়ুর তুলনায় উচ্চ প্রতিসরাঙ্ক সূচক সহ একটি মাধ্যম ব্যবহার করলে তা উল্লেখযোগ্যভাবে NA মান বৃদ্ধি করতে পারে। জল নিমজ্জন মাধ্যম পাতিত জল, এবং প্রতিসরাঙ্ক সূচক অনুপাত হল 1.33; তেল নিমজ্জনের উদ্দেশ্য মাধ্যম হল সিডার তেল বা অন্যান্য স্বচ্ছ তেল, এবং এর প্রতিসরণ সূচক সাধারণত প্রায় 1.52, যা লেন্স এবং স্লাইড গ্লাসের প্রতিসরাঙ্ক সূচকের কাছাকাছি। অতএব, তেল লেন্সের এনএ মান বায়ু লেন্সের চেয়ে বেশি।

অ্যাপারচার অ্যাঙ্গেল, যা "মিরর মাউথ অ্যাঙ্গেল" নামেও পরিচিত, হল লেন্সের অপটিক্যাল অক্ষের উপর বস্তুর বিন্দু এবং অবজেক্টিভ লেন্সের সামনের লেন্সের কার্যকর ব্যাস দ্বারা গঠিত কোণ। আয়নার মুখের কোণ বাড়ালে সাইনের মান বাড়তে পারে এবং এর প্রকৃত ঊর্ধ্বসীমা প্রায় 72 ডিগ্রি (সাইন মান হল 0.95), সিডার তেলের প্রতিসরাঙ্ক সূচক 1.52 দ্বারা গুণ করলে এটি পাওয়া যায় যে সর্বাধিক NA মান প্রায় 1.45, এবং রেজোলিউশন গণনা সূত্রে প্রতিস্থাপিত, এটি পাওয়া যেতে পারে যে একটি প্রচলিত মাইক্রোস্কোপের XY সমতল রেজোলিউশন প্রায় 0.2um।

এনএ মানও সরাসরি অনুবীক্ষণ যন্ত্রের দৃশ্যের ক্ষেত্র (B) এর উজ্জ্বলতাকে প্রভাবিত করে। সূত্র B∝NA2/M2 থেকে আমরা অনুমান করতে পারি যে নিউমেরিক্যাল অ্যাপারচার (NA) বা অবজেক্টিভ লেন্স ম্যাগনিফিকেশন (M) হ্রাসের সাথে উজ্জ্বলতা বৃদ্ধি পায়।

তাত্ত্বিকভাবে, আরও ভাল XY প্লেন রেজোলিউশন এবং দৃশ্যের উজ্জ্বলতা ক্ষেত্র পাওয়ার জন্য আমাদের সর্বোচ্চ সম্ভাব্য NA মান অনুসরণ করা উচিত। যাইহোক, সবকিছুর দুটি দিক আছে। XY সমতল রেজোলিউশনের উন্নতি Z-অক্ষের ক্ষেত্রের গভীরতা এবং পর্যবেক্ষণ ক্ষেত্রকে হ্রাস করবে।

মাইক্রোস্কোপগুলি সাধারণত উল্লম্বভাবে নীচের দিকে ভিউ দেখে। যখন দৃশ্যক্ষেত্রের ব্যাসের মধ্যে পর্যবেক্ষণ করা বস্তুর পৃষ্ঠের উত্তল অবস্থান এবং অবতল অবস্থান স্পষ্টভাবে দেখা যায়, তখন উত্তল বিন্দু এবং অবতল বিন্দুর মধ্যে উচ্চতার পার্থক্য হল ক্ষেত্রের গভীরতা। ঠিক আছে, অণুবীক্ষণ যন্ত্রের জন্য, ক্ষেত্রের গভীরতা যত বড় হবে, তত ভাল। ক্ষেত্রের গভীরতা যত বড় হবে, অসম বস্তুর পৃষ্ঠ পর্যবেক্ষণ করার সময় আরও ভাল এবং আরও ত্রিমাত্রিক স্পষ্টতা চিত্র পাওয়া যাবে। ক্ষেত্রের বিশাল গভীরতা আমাদের উল্লম্ব দিক থেকে মাইক্রোস্কোপিক জগতকে পর্যবেক্ষণ করতে সাহায্য করে। অর্থাৎ, XYZ ত্রিমাত্রিক আকারে Z-অক্ষের তথ্য।

ক্ষেত্রের গভীরতা হল সামনের এবং পিছনের স্থানের গভীরতা যা ছবির সমতলে স্পষ্ট চিত্রের সাথে সম্পর্কিত: dtot=(λ*n)/NA প্লাস n/(M∗NA) * e, dtot: ক্ষেত্রের গভীরতা , NA: সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার, M: মোট বিবর্ধন, λ: আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য, (সাধারণত λ=0.55um), n: নমুনা এবং উদ্দেশ্য লেন্সের মধ্যবর্তী মাধ্যমটির প্রতিসরণ সূচক (বায়ু: n{{3) }}, তেল: n=1.52) এই সূত্র অনুসারে, আমরা জানতে পারি যে Z অক্ষের ক্ষেত্রের গভীরতা XY সমতল NA মানের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক।

ক্ষেত্রের গভীরতা ছাড়াও, দেখার ক্ষেত্রটিও NA মান দ্বারা প্রভাবিত হয়। যন্ত্রটি স্থিরভাবে একটি বিন্দুর দিকে তাকালে যে স্থানিক পরিসর দেখা যায় সেটি হল দর্শনের ক্ষেত্র। এর গণনা সরাসরি উদ্দেশ্য লেন্সের বিবর্ধনের সাথে সম্পর্কিত। পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে দেখা দৃশ্যের ক্ষেত্রের প্রকৃত ব্যাস দৃশ্যের ক্ষেত্রের ব্যাসের সমান। অবজেক্টিভ লেন্সের বিবর্ধন দ্বারা ভাগ করলে আইপিস সংশ্লিষ্ট দৃশ্যের ক্ষেত্র নির্দেশ করবে, যেমন 10/18, অর্থাৎ বিবর্ধন 10 গুণ, এবং দৃশ্যের ক্ষেত্রের ব্যাস 18 মিমি। অতএব, যখন আইপিস নির্ধারণ করা হয়, বৃহত্তর বিবর্ধন, পর্যবেক্ষণের ক্ষেত্রটি তত ছোট।

XY সমতল রেজোলিউশন হল স্থানীয় বিবরণের বিশ্লেষণ, এবং দেখার ক্ষেত্রটি নমুনার আমাদের পর্যবেক্ষণ পরিসীমা নির্ধারণ করে। দেখার ক্ষেত্র যত বড় হবে, তত ভাল, কিন্তু বর্তমান প্রযুক্তির দ্বারা সীমিত, ভাল NA মানগুলি পেতে আমাদের অবশ্যই উচ্চ-শক্তির অবজেক্টিভ লেন্স ব্যবহার করতে হবে, তাই, ভিজ্যুয়াল ফিল্ড এবং NA মানগুলির একটি পরোক্ষ নেতিবাচক সম্পর্ক রয়েছে।