কেন একটি ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশন একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের চেয়ে বেশি?
একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের বিবর্ধন একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপের চেয়ে ছোট। একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ শুধুমাত্র কোষ এবং ক্লোরোপ্লাস্টের মতো মাইক্রোস্কোপিক কাঠামো পর্যবেক্ষণ করতে পারে, যখন একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ সাবমাইক্রোস্কোপিক কাঠামো, অর্থাৎ অর্গানেল, ভাইরাস, ব্যাকটেরিয়া ইত্যাদির গঠন পর্যবেক্ষণ করতে পারে।
একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ একটি ত্বরিত এবং একত্রিত ইলেক্ট্রন রশ্মিকে একটি খুব পাতলা নমুনায় প্রজেক্ট করে, যেখানে ইলেকট্রনগুলি দিক পরিবর্তন করতে নমুনার পরমাণুর সাথে সংঘর্ষ করে, যার ফলে ত্রি-মাত্রিক কৌণিক বিক্ষিপ্ত হয়। বিক্ষিপ্ত কোণের আকার নমুনার ঘনত্ব এবং বেধের সাথে সম্পর্কিত, তাই এটি বিভিন্ন শেডের সাথে চিত্র তৈরি করতে পারে। ইমেজিং ডিভাইসে (যেমন ফ্লুরোসেন্ট স্ক্রিন, ফিল্ম এবং আলোক সংবেদনশীল কাপলিং উপাদান) পরিবর্ধন এবং ফোকাস করার পরে ছবিগুলি প্রদর্শিত হবে।
ইলেকট্রনের খুব কম ডি ব্রোগলি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কারণে, একটি ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশন একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের তুলনায় অনেক বেশি, যা 0৷{1}}.2nm পর্যন্ত পৌঁছায় এবং হাজার হাজার থেকে মিলিয়নের বর্ধিতকরণ সময়ের তাই, ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপির ব্যবহার নমুনার সূক্ষ্ম গঠন পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, এমনকি পরমাণুর একটি মাত্র সারির গঠন পর্যবেক্ষণ করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে, যা অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি দ্বারা পর্যবেক্ষণ করা ক্ষুদ্রতম কাঠামোর চেয়ে হাজার হাজার গুণ ছোট। পদার্থবিদ্যা এবং জীববিজ্ঞানের সাথে সম্পর্কিত অনেক বৈজ্ঞানিক ক্ষেত্রে যেমন ক্যান্সার গবেষণা, ভাইরোলজি, পদার্থ বিজ্ঞান, সেইসাথে ন্যানো প্রযুক্তি, অর্ধপরিবাহী গবেষণা ইত্যাদিতে TEM একটি গুরুত্বপূর্ণ বিশ্লেষণী পদ্ধতি।
একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের সর্বোচ্চ রেজোলিউশন
200 ন্যানোমিটার। একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশন (770 থেকে 390 ন্যানোমিটার পর্যন্ত দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে) আলোকিত রশ্মির ফোকাসিং পরিসরের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। 1870-এর দশকে, জার্মান পদার্থবিদ আর্নস্ট অ্যাবে আবিষ্কার করেন।
দৃশ্যমান আলো, তার তরঙ্গ বৈশিষ্ট্যের কারণে, বিচ্ছুরণের মধ্য দিয়ে যায়, যার ফলে মরীচি অসীমভাবে ফোকাস করতে পারে না। এই আবের আইন অনুসারে, দৃশ্যমান আলোকে ফোকাস করার জন্য সর্বনিম্ন ব্যাস হল আলোক তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের এক-তৃতীয়াংশ।
এটি 200 ন্যানোমিটার। এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে, 200 ন্যানোমিটারের "অ্যাবে সীমা" অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের তাত্ত্বিক রেজোলিউশন সীমা হিসাবে বিবেচিত হয়েছে এবং এই আকারের চেয়ে ছোট বস্তুগুলি অবশ্যই একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ বা টানেল স্ক্যানিং মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে পর্যবেক্ষণ করতে হবে।
সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার, অ্যাপারচার রেশিও নামেও পরিচিত, সংক্ষেপে NA বা A নামে, উদ্দেশ্যমূলক লেন্স এবং কনডেনসারের প্রধান প্যারামিটার এবং এটি মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশনের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। শুষ্ক উদ্দেশ্যের সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার হল 0.05-0.95, এবং তেল নিমজ্জিত উদ্দেশ্যের (সিডার তেল) সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার হল 1.25।
কাজের দূরত্ব বলতে উদ্দেশ্য লেন্সের সামনের লেন্স থেকে নমুনার কভার গ্লাসের দূরত্ব বোঝায় যখন নমুনাটি সবচেয়ে পরিষ্কার হয়। অবজেক্টিভ লেন্সের কাজের দূরত্ব তার ফোকাল লেন্থের সাথে সম্পর্কিত। অবজেক্টিভ লেন্সের ফোকাল দৈর্ঘ্য যত বেশি হবে, ম্যাগনিফিকেশন কম হবে এবং এর কাজের দূরত্ব তত বেশি হবে।
অবজেক্টিভ লেন্সের কাজ হল প্রথমবারের মতো নমুনাকে বড় করা, এবং এটি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ উপাদান যা মাইক্রোস্কোপের কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে - রেজোলিউশনের স্তর। রেজোলিউশনকে রেজোলিউশন বা সমাধান করার ক্ষমতাও বলা হয়। রেজোলিউশনের মাত্রা রেজোলিউশন দূরত্বের সংখ্যাসূচক মান দ্বারা প্রকাশ করা হয় (দুটি বস্তুর বিন্দুর মধ্যে ন্যূনতম দূরত্ব যা আলাদা করা যায়)।
25 সেমি পরিষ্কার দূরত্বে, 0 দূরত্ব সহ দুটি বস্তু। 0.073 মিমি এই মান হল সাধারণ মানুষের চোখের রেজোলিউশন দূরত্ব। একটি অণুবীক্ষণ যন্ত্রের রেজোলিউশনের দূরত্ব যত কম হবে, তার রেজোলিউশন তত বেশি হবে এবং এর কার্যক্ষমতা তত ভালো হবে।
একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের বিবর্ধন একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপের চেয়ে ছোট। একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ শুধুমাত্র কোষ এবং ক্লোরোপ্লাস্টের মতো মাইক্রোস্কোপিক কাঠামো পর্যবেক্ষণ করতে পারে, যখন একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ সাবমাইক্রোস্কোপিক কাঠামো, অর্থাৎ অর্গানেল, ভাইরাস, ব্যাকটেরিয়া ইত্যাদির গঠন পর্যবেক্ষণ করতে পারে।
একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ একটি ত্বরিত এবং একত্রিত ইলেক্ট্রন রশ্মিকে একটি খুব পাতলা নমুনায় প্রজেক্ট করে, যেখানে ইলেকট্রনগুলি দিক পরিবর্তন করতে নমুনার পরমাণুর সাথে সংঘর্ষ করে, যার ফলে ত্রি-মাত্রিক কৌণিক বিক্ষিপ্ত হয়। বিক্ষিপ্ত কোণের আকার নমুনার ঘনত্ব এবং বেধের সাথে সম্পর্কিত, তাই এটি বিভিন্ন শেডের সাথে চিত্র তৈরি করতে পারে। ইমেজিং ডিভাইসে (যেমন ফ্লুরোসেন্ট স্ক্রিন, ফিল্ম এবং আলোক সংবেদনশীল কাপলিং উপাদান) পরিবর্ধন এবং ফোকাস করার পরে ছবিগুলি প্রদর্শিত হবে।
ইলেকট্রনের খুব কম ডি ব্রোগলি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কারণে, একটি ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশন একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের তুলনায় অনেক বেশি, যা 0৷{1}}.2nm পর্যন্ত পৌঁছায় এবং হাজার হাজার থেকে মিলিয়নের বর্ধিতকরণ সময়ের তাই, ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপির ব্যবহার নমুনার সূক্ষ্ম গঠন পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, এমনকি পরমাণুর একটি মাত্র সারির গঠন পর্যবেক্ষণ করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে, যা অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি দ্বারা পর্যবেক্ষণ করা ক্ষুদ্রতম কাঠামোর চেয়ে হাজার হাজার গুণ ছোট। পদার্থবিদ্যা এবং জীববিজ্ঞানের সাথে সম্পর্কিত অনেক বৈজ্ঞানিক ক্ষেত্রে যেমন ক্যান্সার গবেষণা, ভাইরোলজি, পদার্থ বিজ্ঞান, সেইসাথে ন্যানো প্রযুক্তি, অর্ধপরিবাহী গবেষণা ইত্যাদিতে TEM একটি গুরুত্বপূর্ণ বিশ্লেষণী পদ্ধতি।
একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের সর্বোচ্চ রেজোলিউশন
200 ন্যানোমিটার। একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশন (770 থেকে 390 ন্যানোমিটার পর্যন্ত দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে) আলোকিত রশ্মির ফোকাসিং পরিসরের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। 1870-এর দশকে, জার্মান পদার্থবিদ আর্নস্ট অ্যাবে আবিষ্কার করেন।
দৃশ্যমান আলো, তার তরঙ্গ বৈশিষ্ট্যের কারণে, বিচ্ছুরণের মধ্য দিয়ে যায়, যার ফলে মরীচি অসীমভাবে ফোকাস করতে পারে না। এই আবের আইন অনুসারে, দৃশ্যমান আলোকে ফোকাস করার জন্য সর্বনিম্ন ব্যাস হল আলোক তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের এক-তৃতীয়াংশ।
এটি 200 ন্যানোমিটার। এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে, 200 ন্যানোমিটারের "অ্যাবে সীমা" অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের তাত্ত্বিক রেজোলিউশন সীমা হিসাবে বিবেচিত হয়েছে এবং এই আকারের চেয়ে ছোট বস্তুগুলি অবশ্যই একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ বা টানেল স্ক্যানিং মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে পর্যবেক্ষণ করতে হবে।
সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার, অ্যাপারচার রেশিও নামেও পরিচিত, সংক্ষেপে NA বা A নামে, উদ্দেশ্যমূলক লেন্স এবং কনডেনসারের প্রধান প্যারামিটার এবং এটি মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশনের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। শুষ্ক উদ্দেশ্যের সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার হল 0.05-0.95, এবং তেল নিমজ্জিত উদ্দেশ্যের (সিডার তেল) সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার হল 1.25।
কাজের দূরত্ব বলতে উদ্দেশ্য লেন্সের সামনের লেন্স থেকে নমুনার কভার গ্লাসের দূরত্ব বোঝায় যখন নমুনাটি সবচেয়ে পরিষ্কার হয়। অবজেক্টিভ লেন্সের কাজের দূরত্ব তার ফোকাল লেন্থের সাথে সম্পর্কিত। অবজেক্টিভ লেন্সের ফোকাল দৈর্ঘ্য যত বেশি হবে, ম্যাগনিফিকেশন কম হবে এবং এর কাজের দূরত্ব তত বেশি হবে।
অবজেক্টিভ লেন্সের কাজ হল প্রথমবারের মতো নমুনাকে বড় করা, এবং এটি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ উপাদান যা মাইক্রোস্কোপের কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে - রেজোলিউশনের স্তর। রেজোলিউশনকে রেজোলিউশন বা সমাধান করার ক্ষমতাও বলা হয়। রেজোলিউশনের মাত্রা রেজোলিউশন দূরত্বের সংখ্যাসূচক মান দ্বারা প্রকাশ করা হয় (দুটি বস্তুর বিন্দুর মধ্যে ন্যূনতম দূরত্ব যা আলাদা করা যায়)।
25 সেমি পরিষ্কার দূরত্বে, 0 দূরত্ব সহ দুটি বস্তু। 0.073 মিমি এই মান হল সাধারণ মানুষের চোখের রেজোলিউশন দূরত্ব। একটি অণুবীক্ষণ যন্ত্রের রেজোলিউশনের দূরত্ব যত কম হবে, তার রেজোলিউশন তত বেশি হবে এবং এর কার্যক্ষমতা তত ভালো হবে।
