เช็คลิสต์ให้ไว มั่นใจก่อนซื้อผิด! วิธีเลือกกล้องจุลทรรศน์คู่ใจ ใช้ได้จริง

ทุกท่านคงทราบกันดีอยู่แล้วว่า "กล้องจุลทรรศน์" มีบทบาทสำคัญอย่างไรบ้างในแต่ละสาขาอาชีพ ไม่ว่าจะเป็นในงานด้านการวิจัยขั้นสูง การเรียนการสอน ไปจนถึงการควบคุมคุณภาพสินค้าในโรงงาน และด้วยความหลากหลายของกล้องจุลทรรศน์ที่มีให้เลือกมากมาย ไม่ว่าจะเป็นประเภท ที่มีหลักการทำงานที่ต่างกัน และในเรื่องของราคา ที่มีตั้งแต่หลักพันไปจนถึงหลักล้านกันเลยทีเดียว

ดังนั้น การเลือกกล้องจุลทรรศน์ที่เหมาะสมกับการใช้งานจึงเป็นสิ่งที่สำคัญ และต้องขบคิดอย่างละเอียดถี่ถ้วน เพื่อให้ได้กล้องจุลทรรศน์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดกับลักษณะงาน ถึงแม้ว่าหลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์ คือการส่องวัตถุเพื่อขยายภาพเหมือนๆกันทุกประเภท แต่ก็ยังมีรายละเอียดยิบย่อยของแต่ละประเภทที่เราต้องคำนึงถึง โดยอาจพิจารณาจากวัตถุประสงค์และใช้งานของเราก่อน เช่น

• ขนาดของวัตถุที่ต้องการส่อง : ถ้าเป็นวัตถุขนาดใหญ่ เช่น แมลง แผงวงจร ควรใช้กล้องแบบ Stereo หรือถ้าเป็นวัตถุขนาดเล็ก มองด้วยตาเปล่าไม่เห็น เช่น เซลล์  ควรใช้กล้องแบบ Bright-field, Dark-field, Phase contrast หรือ Fluorescence
• ต้องการเห็นรายละเอียดระดับไหน : ต้องการเห็นภาพรวม หรือเห็นไปถึงโครงสร้างภายในเซลล์ ภาพที่ได้ต้องการแบบ 2 มิติ หรือ 3 มิติ
• ตัวอย่างมีชีวิตหรือไม่ : ตัวอย่างมีชีวิต ควรใช้กล้อง Bright-field, Dark-field, Phase contrast ตัวอย่างที่ตายแล้ว สามารถใช้กล้อง Fluorescence และ Polarizing ได้

เมื่อกำหนดความต้องการและลักษณะของงานได้แล้ว เรามาดูกันว่า กล้องจุลทรรศน์แต่ละประเภท เหมาะกับลักษณะงานแบบไหนบ้าง โดยในบทความนี้ จะเน้นไปที่กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง หรือ Light Microscope ที่ก็มีการแบ่งประเภทตามเทคนิคต่างๆ


การเลือก กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (Light Microscope)
เมื่อพูดถึงการใช้กล้องจุลทรรศน์แล้วนั้น ประเภทที่มีการใช้งานอย่างแพร่หลายและเข้าถึงง่ายที่สุดก็คือ กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง โดยกล้องประเภทนี้จะครอบคลุมและเหมาะกับลักษณะงานที่หลากหลายมาก ไม่ว่าจะเป็นในด้านชีววิทยา การแพทย์ วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม หรือแม้แต่ในงานอุตสาหกรรม

ประเภทของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
1. Bright-field Microscope ใช้หลักการดูดกลืนแสงของวัตถุ (Absorbance)

• ภาพที่ได้ : ตัวอย่างสีเข้ม บนพื้นหลังสว่าง โดยตัวอย่างจะดูดกลืนแสงในระดับที่ต่างกัน ทำให้ภาพเกิด Contrast และมองเห็นเป็นรูปร่างขึ้นมา
• เหมาะกับ : วัตถุบางหรือโปร่งแสง และหากมีการย้อมสี จะช่วยปรับความเข้มแสง ทำให้เห็นตัวอย่างวัตถุชัดเจนยิ่งขึ้น
  • ตัวอย่าง : เซลล์พืช เซลล์สัตว์ จุลินทรีย์ เลือด เนื้อเยื่อ สาหร่าย ฯลฯ
• ไม่เหมาะกับ : ตัวอย่างที่โปร่งใสมากๆ จะมองเห็นรายละเอียดเล็กๆได้ยาก

2. Dark-field Microscope ใช้หลักการกระเจิงของแสง (Scattering)

• ภาพที่ได้ : ตัวอย่างสีสว่าง บนพื้นหลังสีมืด โดยแสงจะถูกปิดกั้นตรงกลาง ทำให้แสงนั้นผ่านขึ้นไปในมุมเฉียงและก็ตกกระทบที่ด้านบนของวัตถุ
• เหมาะกับ : วัตถุโปร่งใสไม่มีสีที่เล็กมากๆ หรือที่ย้อมสีติดได้ยาก
  • ตัวอย่าง : แบคทีเรียขนาดเล็ก เซลล์ที่ยังมีชีวิต อนุภาคขนาดเล็กในของเหลว ฯลฯ
• ไม่เหมาะกับ : ตัวอย่างที่มีความหนา จะมองเห็นรายละเอียดภายในได้ยาก

3. Phase contrast Microscope ใช้ประโยชน์จากความต่างของดัชนีหักเหแสงของวัตถุ หรือการที่แสงผ่านตัวอย่างที่มีความหนาแน่นแตกต่างกัน

• ภาพที่ได้ : มักเป็นภาพสีเทา โดยจะแสดงโครงสร้างของตัวอย่างได้อย่างชัดเจน และให้ความคมชัดจากส่วนต่างๆ
• เหมาะกับ : วัตถุโปร่งใสไม่มีสี ที่ยังมีชีวิต สามารถมองเห็นรายละเอียดภายในเซลล์ได้ โดยที่ไม่ต้องย้อมสี
  • ตัวอย่าง : ศึกษาโครงสร้างภายในเซลล์ แบคทีเรีย โปรโตซัว จุลินทรย์ในน้ำ ฯลฯ
• ไม่เหมาะกับ : ตัวอย่างที่หนา แสงจะส่องผ่านได้ไม่ดี

4. Fluorescence Microscope ใช้การเปล่งแสงของวัตถุ เมื่อได้รับแสงจากแหล่งกำเนิดที่มีพลังงานสูง เช่น แสง UV

• ภาพที่ได้ : ตัวอย่างสีสว่าง บนพื้นหลังสีมืด โดยตัวอย่างนั้นที่กระทบกับแสง UV จะเปลี่ยนเป็นแสงช่วงที่มองเห็นได้ แล้วแต่ชนิดของสารที่ใช้
• เหมาะกับ : ตัวอย่างที่ย้อมสารเรืองแสง หรือสามารถเปล่งแสงเองได้ สามารถศึกษาโครงสร้าง หรือโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงภายในเซลล์
  • ตัวอย่าง : ศึกษาโครงสร้าง และหน้าที่ของเซลล์ ตรวจหาเชื้อแบคทีเรีย ฯลฯ
• ไม่เหมาะกับ : ตัวอย่างที่มีชีวิต มีความหนา และตัวอย่างที่ไม่สามารถย้อมสารเรืองแสงได้

5. Stereo Microscope ประกอบไปด้วยเลนส์ใกล้วัตถุ 2 ชุด ที่ทำให้เกิดภาพแบบสามมิติ

• ภาพที่ได้ : เป็นภาพ 3 มิติของวัตถุ หรือภาพโครงสร้างของวัตถุ ที่ให้ความตื้น ลึก หนา บาง โดยแสงจะส่องมาจากทางด้านบนของวัตถุ
• เหมาะกับ : วัตถุทึบแสง ที่มีขนาดไม่เล็กมาก เน้นสังเกตโครงสร้างบนพื้นผิวต่างๆ
  • ตัวอย่าง : ศึกษาแมลง พืช ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ พระเครื่อง อัญมณี ฯลฯ
• ไม่เหมาะกับ : ตัวอย่างขนาดเล็ก โปร่งแสง จะไม่สามารถมองเห็นรายละเอียดภายในได้

ก่อนซื้อกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ต้องดูอะไรบ้าง?

• กำลังขยาย : เลือกให้เหมาะสมกับตัวอย่างที่ต้องการส่อง โดยปกติจะเริ่มต้นที่ 40x - 1000x หรือมากกว่านี้

• เลนส์ใกล้วัตถุ (Objective lens) : เลือกที่มีเลนส์ใกล้วัตถุที่เหมาะสม ซึ่งโดยปกติจะมีเลนส์ 4x 10x 40x และ 100x เป็นมาตรฐาน ยิ่งกำลังขยายสูง ก็จะยิ่งเห็นรายละเอียดเล็กๆ ได้มากขึ้น และสำหรับเลนส์ 100x จะต้องใช้ร่วมกับ Immersion oil เพื่อให้แสงเดินทางเป็นเส้นตรงเข้าสู่เลนส์ใกล้วัตถุได้
• ชนิดของเลนส์ใกล้วัตถุ : 
  • Achromatic : เป็นเลนส์มาตรฐาน ที่แก้ไขความคลาดเคลื่อนของสี (Chromatic aberration) ได้บางส่วน ราคาประหยัด
  • Plan Achromatic : แก้ไขความคลาดเคลื่อนของสีได้ดีกว่า และให้ภาพที่ flat ทั่วทั้ง field of view
  • Semi-apochromatic (Fluorite) : แก้ไขความคลาดเคลื่อนของสีได้ดีมาก มีราคาสูง
  • Apochromatic : แก้ไขความคลาดเคลื่อนของสีได้ดีที่สุด แต่ราคาจะแพงมาก
• ค่า Numerical Aperture (NA) : หากมีค่า NA ยิ่งสูงยิ่งดี เพราะจะหมายถึงสามารถรวมแสงได้มากขึ้น ภาพที่ได้ก็จะมีความละเอียด คมชัด
  • เลนส์ใกล้วัตถุ : โดยทั่วไปแล้ว หากเป็นเลนส์กำลังขยายต่ำ ไม่จำเป็นว่าจะต้องมีค่า NA ที่สูงมาก แต่เลนส์กำลังขยายสูงนั้น ภาพที่ได้จะมืดกว่ากำลังขยายต่ำมาก จึงต้องการค่า NA ที่สูง เช่น เลนส์ 4x มีค่า NA 0.1, เลนส์ 100x มีค่า NA 1.25 เป็นต้น
  • เลนส์รวมแสง (Condenser) : ช่วยทำให้แสงมีความเข้มสม่ำเสมอ โดยค่า NA จะอยู่ที่ประมาณ 0.65 - 1.4 แต่ในกล้องจุลทรรศน์มาตรฐานบางรุ่น อาจไม่มีเลนส์รวมแสง ซึ่งจะให้ความละเอียดของภาพต่ำกว่า เนื่องจากแสงจะส่องผ่านตัวอย่างโดยตรงโดยที่ไม่มีการควบคุม ทำให้แสงกระจายและไม่โฟกัส

• นอกจากนี้ ด้านใต้ของเลนส์รวมแสงยังมีในส่วนของ ไดอะแฟรม (Diaphragm) ที่ช่วยปรับรูม่านรับแสงให้เล็กหรือกว้าง เพื่อปรับโฟกัสแสงได้ตามต้องการ ดังนั้น หากกล้องจุลทรรศน์ไม่มีเลนส์รวมแสง แต่ก็ควรมี ไดอะแฟรม มาช่วยควบคุมปริมาณแสงในส่วนนี้ด้วย