คืนค่าการตั้งค่าทั้งหมด
คุณแน่ใจว่าต้องการคืนค่าการตั้งค่าทั้งหมด ?
ลำดับตอนที่ #4 : กล้องจุลทรรศน์ (3)
กล้องจุลทรรศน์ขยายภาพได้อย่างไร
กล้องจุลทรรศน์ ชนิดที่ใช้งานทั่วไปในห้องปฏิบัติการ จะเป็นชนิด Light field Microscope หรือ Bright field Microscope ซึ่งมีหลักการทำงาน ดังนี้
เลนส์ใกล้วัตถุ(Objective lens) เป็นเลนส์แรกที่ทำหน้าที่ขยายภาพให้ใหญ่ขึ้นและเป็นเลนส์ที่มีความยาวโฟกัสสั้นๆ ดังนั้นวัตถุที่จะศึกษาจะต้องอยู่ห่างจากเลนส์วัตถุมากกว่าทางยาวโฟกัสเล็กน้อย
เลนส์ใกล้วัตถุจะสร้างภาพแรกขึ้นมาเป็นภาพจริงหัวกลับขนาดขยาย โดยที่ตำแหน่งของภาพจะไปตกใกล้เลนส์ใกล้ตา (Ocular lens หรือ Eyepiece) ซึ่งใกล้เลนส์มากกว่าทางยาวโฟกัสของเลนส์ ทำให้เกิดภาพเสมือนหัวกลับขนาดขยาย
(ดูภาพประกอบกันนะจ๊ะ J)
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Electron Microscope: EM)
>>>>>ดูภาพขนาดใหญ่คลิกที่นี่
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเป็นเครื่องมือที่พัฒนามาจากกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงธรรมดา เหตุผลที่ทำให้ประดิษฐ์เครื่องมือนี้ขึ้นมาก็ เนื่องจากว่า ประสิทธิภาพในการขยายภาพของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงธรรมดานั้นไม่สามารถศึกษารายละเอียดของโครงสร้างภายในของสิ่งมีชีวิตและสิ่งที่มีขนาดเล็กมากๆ อย่างเช่น ดีเอ็นเอ (Deoxyribo nucleic acid : DNA) ก็ไม่สามารถมองเห็นได้
เครื่องมือนี้ได้ประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในประเทศเยอรมนี ในปีค.ศ.1932 โดยนักวิทยาศาสตร์ 2 ท่าน คือ แมกซ์ นอลล์ (Max Knoll) และ เอิร์นสต์ รุสกา (Ernst Ruska) ซึ่งแสงที่ใช้เป็นลำแสงอิเล็กตรอน ที่มีขนาดของความยาวคลื่นประมาณ 0.025 อังสตรอม (oA) มีกำลังขยายถึง 500,000 เท่า หรือมากกว่า
http://www.atom.rmutphysics.com/charud/scibook/nanotech/Page/Unit1-3.html
แหล่งกำเนิดแสงอิเล็กตรอนได้จากปืนยิงอิเล็กตรอน (Electron gun) ซึ่งเป็นขดลวดทังสเตน มีลักษณะเป็นรูปตัววี เมื่อขดลวดทังสเตนรั้นขึ้นโดยการเพิ่มกระแสไฟฟ้าเข้าไปในขดลวด ทำให้อิเล็กตรอนถูกปลดปล่อยออกมาจากขดลวดทังสเตน เนื่องจากอิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมาก และเพื่อเป็นการป้องกันการชนกันของมวลอากาศกับลำแสงอิเล็กตรอน ซึ่งจะทำให้เกิดการหักเหได้ จึงต้องมีการดูดอากาศจากตัวกล้องให้เป็นสุญญากาศ
ระบบเลนส์ที่ใช้เป็นระบบเลนส์แม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic lens) แทนเลนส์แก้วในกล้องจุลทรรศน์ชนิดแสงธรรมดา เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยขดลวดพันรอบแท่งเหล็ก เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไปทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้น
สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะทำให้ลำแสงอิเล็กตรอนเข้มขึ้น เพื่อไปตกกระทบกับตัวอย่างวัตถุที่จะศึกษา เลนส์ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนประกอบด้วยเลนส์รวมแสง (Objective lens) และ Projector Lens โดยที่ Projector lens ทำหน้าที่ฉายภาพจากวัตถุ Electron Microscope
ตัวอย่างที่จะศึกษาลงบนจอภาพคล้ายกับ Eyepiece ของกล้องจุลทรรศน์ชนิดแสงธรรมดา จอภาพฉาบด้วยสารเรืองแสงพวกฟอสฟอรัส เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนตกลงบนจอ จะทำให้เกิดการเรืองแสงขึ้นซึ่งเป็นสารสีเขียวแกมเหลืองที่มองได้ด้วยตาเปล่า สามารถบันทึกภาพได้ดังรูป
http://www.ehow.com/video_5112336_genetic-engineering-performed.html
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในปัจจุบันมี 2 ชนิดด้วยกัน
1. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องผ่าน (Transmission Electron Microscope: TEM)
เอิร์นสต์ รุสกา สร้างสำเร็จเป็นคนแรก ในปี ค.ศ.1932 ใช้ในการศึกษาโครงสร้างภายในของเซลล์โดยลำแสงอิเล็กตรอนจะส่องผ่านเซลล์ หรือวัตถุตัวอย่างที่ศึกษา ซึ่งต้องมีลักษณะบางเป็นพิเศษ ขั้นตอนในการเตรียมตัวอย่างที่ศึกษายุ่งยาก
หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องผ่าน
………………………………………………………………………
ลำแสงอิเล็กตรอนเกิดจากการผ่านกระแสไฟฟ้าแรงสูง เข้าไปในขดลวดทังสเตน (Tungsten filament) ทำให้มีอิเล็กตรอนวิ่งออกมาจากส่วนปลายของ filament
จากนั้นจะวิ่งตรงไปยังวัตถุ ซึ่งลำแสงอิเล็กตรอนที่วิ่งผ่านวัตถุจะวิ่งไปยังเลนส์ใกล้วัตถุ (Objective lens) และจะถูกขยายสัญญาณให้ใหญ่ขึ้นโดย Objective lens
สุดท้ายอิเล็กตรอนจะไปกระตุ้นโมเลกุลของซิงค์ซัลไฟด์ (Zinc sulfide) ที่ฉาบอยู่บนฉากรับภาพ (Fluorescence screen) ทำให้เกิดเป็นภาพ 2 มิติ
โดยที่วัตถุที่มีค่าเลขอะตอม (Atomic number) มากนั้น ภาพที่ได้จะเห็นเป็นสีดำ ส่วนวัตถุที่มีค่าเลขอะตอมน้อย ภาพที่เห็นจะเป็นสีขาว
http://www.crec.ifas.ufl.edu/facilities/emlab/images.htm
2. กล้องจุลทรรศน์ชนิดส่องกราด
(Scanning Electron Microscope: SEM)
เอ็ม วอน เอนเดนนี (M Von Andenne) สร้างเสร็จในปี ค.ศ. 1938 โดยใช้ศึกษาผิวของเซลล์หรือผิวของตัวอย่างวัตถุที่นำมาศึกษา โดยลำแสงอิเล็กตรอนจะส่องกราดไปบนผิวของวัตถุ ทำให้ได้ภาพซึ่งมีลักษณะเป็นภาพ 3 มิติ
หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องกราด
………………………………………………………………………
เกิดจากการที่ Primary electron วิ่งไปกระทบพื้นผิวของวัตถุ ทำให้มีการสะท้อนกลับของพลังงานในรูปแบบต่างๆ เช่น back-scatter electron, รังสีเอ็กซ์ (X-ray) หรือ secondary electron เป็นต้น
และในลำกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องกราด จะมีตัวรับสัญญาณที่ทำหน้าที่รับและเปลี่ยน secondary electron ให้เป็นสัญญาณอิเล็กตรอน (electrical signal) แล้วส่งสัญญาณไปยังจอภาพ (Cathode ray tube) เพื่อทำให้เกิดภาพที่ตามองเห็นได้
โดยภาพที่ออกมานั้นจะมีลักษณะ 3 มิติ จากนั้นจะบันทึกภาพลง Photographic
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cholera_bacteria_SEM.jpg
ตารางเปรียบเทียบกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง กับ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ลักษณะที่เปรียบเทียบ | กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง | กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน |
1. แหล่งกำเนิดแสง | กระจกหรือหลอดไฟ | ปืนยิงอิเล็กตรอน |
2. แสงที่ใช้ | แสงสว่างในช่วงที่ตามองเห็นได้ (ม่วง-แดง) ความยาวคลื่น 4,000-7,000 อังสตรอม | ลำแสงอิเล็กตรอนความยาวคลื่นประมาณ 0.05 อังสตรอม |
3. ชนิดของเลนส์ | เลนส์แก้ว | เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้า |
4. กำลังขยาย | 1,000-1,500 เท่า | 200,000-500,000 เท่า หรือมากกว่า |
5. ขนาดของวัตุที่เล็กที่สุดที่มองเห็น | 0.2 ไมโครเมตร | 0.0004 ไมโครเมตร |
6. อากาศในตัวกล้อง | มีอากาศ | สุญญากาศ |
7. ภาพที่ได้ | ภาพเสมือนหัวกลับดูได้จากเลนส์ตา | ภาพปรากฎบนจอรับภาพเรืองแสง |
8. ระบบหล่อเย็น | ไม่มี | มีเนื่องจากเกิดความร้อนมาก |
9. วัตถุที่ส่องดู | มีหรือไม่มีชีวิต | ไม่มีชีวิตเท่านั้น |
____________________________________________________________________________
อ้างอิงจาก
* http://images.google.co.th/images?gbv=2&hl=th&sa=1&q=sem+bacteria&aq=f&oq=&start=0
** http://images.google.co.th/images?gbv=2&hl=th&sa=1&q=tem+bacteria&aq=f&oq=&start=0
*** http://www1.stkc.go.th/stportalDocument/stportal_1170654028.doc
**** http://images.google.co.th/images?hl=th&lr=lang_th&rlz=1R2CYBA_enTH341&um=1&sa=1&q=Max+Knoll&aq=f&oq=&start=0
***** http://202.143.172.194/publication/Aj.TREE/MicroLab/chepter2.pdf
ความคิดเห็น