เทคนิคส่องสไลด์ตัวอย่างผ่านกล้องจุลทรรศน์ สำหรับมือใหม่

สำหรับผู้เริ่มต้น การศึกษาโลกใบจิ๋วผ่านเลนส์กล้องจุลทรรศน์ อาจไม่ใช่เรื่องง่ายนักจากการเจอปัญหาคลาสสิกอย่าง กล้องจุลทรรศน์ภาพไม่ชัด, ภาพเบลอ หรือแม้กระทั่ง หาภาพไม่เจอ เราจึงต้องทำความเข้าใจ "หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์" ที่ถูกต้อง ตั้งแต่การใช้พื้นฐาน เช่น การคำนวณกำลังขยาย, การเตรียมสไลด์ที่ถูกต้อง ไปจนถึงเทคนิคการปรับโฟกัส และข้อควรระวังที่อาจถูกมองข้ามจนทำให้แก้ไขปัญหาดังกล่าวไม่ได้ ส่องภาพยังไงก็ไม่ชัดสักที

ทำความเข้าใจก่อนส่อง : การได้มาซึ่งกำลังขยายที่แท้จริงจาก "เลนส์ใกล้ตา"

หลายคนเข้าใจว่า กำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์ มาจากเลนส์ใกล้วัตถุ (Objective Lens) บนแป้นหรือจานหมุน (Nosepiece) เท่านั้น แต่ในความเป็นจริง กำลังขยายสุดท้ายที่เราเห็นคือผลคูณระหว่างเลนส์สองชนิด : กำลังขยายรวม = กำลังขยายเลนส์ใกล้ตา (Eyepiece) × กำลังขยายเลนส์ใกล้วัตถุ (Objective Lens)

• เลนส์ใกล้ตา (Eyepiece) คือ เลนส์ท่อนบนที่เราใช้ตามอง ปกติจะมีกำลังขยายเริ่มต้นที่ 10x
• เลนส์ใกล้วัตถุ (Objective Lens) คือ ชุดเลนส์ที่อยู่ใกล้กับวัตถุ มักมีกำลังขยายพื้นฐาน 4x, 10x, 40x และ 100x

ตัวอย่าง : หากคุณใช้เลนส์ใกล้ตา 10x และหมุนเลนส์ใกล้วัตถุไปที่ 40x กำลังขยายรวมที่คุณกำลังมองเห็นคือ 10 × 40 = 400 เท่า นั่นเอง

นอกจากนี้ ยังมีส่วนประกอบสำคัญที่มีส่วนในการใช้งานโดยตรง นอกเหนือจากเลนส์ใกล้ตาและเลนส์ใกล้วัตถุ ดังนี้

• ปุ่มปรับภาพหยาบ (Coarse Adjustment Knob) : ใช้เลื่อนแท่นวางวัตถุขึ้น-ลงอย่างรวดเร็ว สำหรับการหาโฟกัสเริ่มต้นด้วยเลนส์กำลังขยายต่ำเท่านั้น
• ปุ่มปรับภาพละเอียด (Fine Adjustment Knob) : ใช้สำหรับปรับจูนความคมชัดของภาพให้สมบูรณ์แบบ
• ไดอะแฟรม (Diaphragm) : แผ่นวงกลมมีรูขนาดต่างๆ หรือ ม่านปรับแสง ที่อยู่ใต้แท่นวางวัตถุ ใช้ควบคุมปริมาณแสงที่จะส่องทะลุผ่านสไลด์
• ที่ปรับเลื่อนแผ่นสไลด์ (Mechanical Stage หรือ Attachable Mechanical Stage) : ช่วยขยับแผ่นสไลด์ให้ลื่นไหล สำรวจตัวอย่างได้ง่าย ลดการสั่นสะเทือน

หัวใจสำคัญ : การเตรียมสไลด์ และความลับของ "ระยะการทำงาน" หรือ "ระยะโฟกัส"

สไลด์ตัวอย่างที่ดี จะเป็นตัวตัดสินว่าคุณจะส่องเห็นภาพได้คมชัดหรือไม่ โดยวัตถุที่นำมาส่องต้องบางและโปร่งแสง เพื่อให้แสงส่องทะลุผ่านได้ แต่เหตุผลที่สำคัญกว่านั้นคือ ระยะการทำงาน (Working Distance) หรือ ระยะโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ

• เลนส์กำลังขยายต่ำ (4x, 10x) : มีระยะการทำงาน (ช่องว่างระหว่างหน้าเลนส์กับสไลด์) ที่ค่อนข้างไกล
• เลนส์กำลังขยายสูง (40x, 100x) : มีระยะการทำงานที่ สั้นมาก ระยะห่างระหว่างหน้าเลนส์กับกระจกปิดสไลด์จะเหลือน้อยมากๆ จนแทบจะชนกัน
  

ดังนั้น หากตัวอย่างหนาเกินไป เลนส์กำลังขยายสูงจะไม่สามารถโฟกัสภาพรวมให้ชัดได้พร้อมกัน และแสงอาจจะส่องผ่านขึ้นมาถึงเลนส์ได้ไม่เต็มที่ ทำให้ภาพมืดจนเกินไป เห็นรายละเอียดได้ยาก นี่จึงเป็นเหตุผลที่ "การเตรียมสไลด์สดให้บางที่สุด" จึงเป็นเรื่องคอขาดบาดตาย

จากภาพจะเห็นได้ว่า Stage มีการเคลื่อนที่ขึ้น-ลงน้อยมากๆ ระหว่างการปรับโฟกัสของเลนส์แต่ละขนาด ดังนั้น หากเจอระนาบโฟกัสของเลนส์กำลังขยายต่ำแล้ว และต้องเปลี่ยนเลนส์ไปที่กำลังขยายที่สูงขึ้น ควรใช้แค่ปุ่มปรับละเอียดในการหาโฟกัสเท่านั้น เพื่อป้องกันเลนส์กระแทกกับแผ่นปิดสไลด์

⚠️ คำเตือน : กับดักของ "สไลด์ถาวร" ที่แถมมากับกล้องจุลทรรศน์

สำหรับผู้ที่ซื้อกล้องจุลทรรศน์ชุดเริ่มต้น มักจะได้รับสไลด์ถาวรมาให้ เช่น ขาแมลง, ปีกผีเสื้อ ซึ่งเป็นสิ่งที่ดีในการเรียนรู้ แต่สไลด์เหล่านี้อาจมีข้อจำกัดสำคัญที่อาจเจอได้ คือ

แผ่นปิดสไลด์ (Cover Slip) ของสไลด์ถาวรราคาประหยัด อาจมีความหนามากกว่ามาตรฐาน ผลลัพธ์คือ เมื่อคุณพยายามจะใช้เลนส์กำลังขยายสูงอย่าง 40x หรือ 100x คุณจะไม่สามารถหาโฟกัสที่คมชัดได้เลย ไม่ว่าคุณจะหมุนปุ่มปรับภาพละเอียดเท่าไหร่ก็ตาม

นอกจากนี้ หากตัวอย่างหรือแผ่นปิดสไลด์มีความหนามากเกินไป แล้วเราปรับโฟกัสไม่เจอสักที ยังทำให้เสี่ยงต่อการที่หน้าเลนส์จะชนเข้ากับแผ่นปิดสไลด์ด้านบนอีกด้วย ซึ่งถึงแม้เลนส์ 100x จำเป็นจะต้องจุ่มโดน Immersion Oil เพื่อให้แสงเดินทางเข้าสู่หน้าเลนส์ได้ดีขึ้น แต่หน้าเลนส์ก็ไม่ได้กระทบและไม่ควรชนโดนแผ่นปิดสไลด์โดยตรง

ดังนั้น หากคุณพบว่า เมื่อนำสไลด์ตัวอย่างที่ได้รับแถมมาส่องภาพ แล้วภาพเบลอมากขณะที่ใช้กำลังขยายสูง อย่าเพิ่งไปคิดว่ากล้องเสีย แต่ให้ลองเตรียมสไลด์สดบางๆ ด้วยตัวเองก่อน แล้วจะพบว่าคุณสามารถโฟกัสภาพที่กำลังขยายสูงได้ตามปกติ

การเตรียมสไลด์สด (Wet Mount) : ตัวอย่างเซลล์พืช เช่น ต้นดาวกระจายน้ำ (Hygrophila difformis)

1. ใช้หลอดหยด หยดน้ำสะอาด 1-2 หยด ลงบนแผ่นสไลด์
2. เลือกใบอ่อนๆ ตรงส่วนยอด และวางลงบนหยดน้ำ
3. วางขอบแผ่นปิดสไลด์ให้สัมผัสกับน้ำในแนวเอียง 45 องศา
4. ค่อยๆ ปล่อยลงช้าๆ เพื่อไล่ฟองอากาศ อาจใช้เข็มเขี่ยช่วยดัน เพื่อไม่ให้ปล่อยลงเร็วเกินไป
5. ค่อยๆ กดแผ่นปิดสไลด์ให้แนบสนิทกับตัวอย่าง
6. ใช้กระดาษทิชชู่ ค่อยๆ ซับน้ำที่ล้นออกมานอกขอบแผ่นปิดสไลด์ ป้องกันเลนส์สัมผัสโดน
7. พร้อมนำไปส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์

ขั้นตอนสู่ภาพคมชัดในทุกกำลังขยาย (4x / 10x / 40x)

1. ส่องวัตถุด้วยเลนส์กำลังขยายต่ำสุดก่อน โดยอาจเริ่มต้นที่ 4x หรือ 10x
2. วางแผ่นสไลด์ตัวอย่างลงบนแท่นวางและหนีบให้อยู่กับที่
3. กดปุ่มเปิดไฟ LED และปรับไดอะแฟรมให้สว่างพอดี ไม่สว่างจ้าจนเกินไป
4. มองผ่านเลนส์ใกล้ตา แล้วหมุนปุ่มปรับภาพหยาบ ให้แท่นวางเลื่อนขึ้นช้าๆ จนมองเห็นภาพ
5. เมื่อมองเห็นภาพแล้ว ให้ใช้เฉพาะปุ่มปรับภาพละเอียดเพื่อทำให้ได้ภาพที่คมชัดที่สุด
6. ปรับไดอะแฟรมให้เล็กลง หากไฟสว่างจ้ามาก จนทำให้มองเห็นรายละเอียดได้ไม่ครบถ้วน

7. (หากเริ่มที่ 10x ให้ข้ามไปข้อ 8) หมุนจาน (Nosepiece) ไปที่เลนส์ 10x แล้วใช้ปุ่มปรับภาพละเอียดเท่านั้น เพื่อหาโฟกัสภาพ
8. ค่อยๆ เลื่อนหาตำแหน่งที่ต้องการส่อง ด้วยการใช้ที่ปรับเลื่อนสไลด์ในแกน X และ แกน Y (กล้องจุลฯ บางรุ่นอาจไม่มี) 

9. หมุนจาน (Nosepiece) ไปที่เลนส์ 40x และใช้เฉพาะปุ่มปรับภาพละเอียดให้ภาพคมชัด
10. ปกติภาพจะมืดลงในกำลังขยายสูง ให้เพิ่มแสงสว่างด้วยการปรับไดอะแฟรมให้กว้าง เพื่อเพิ่มการมองเห็น

เทคนิคขั้นสูง เพื่อภาพคมชัดในเลนส์กำลังขยาย 100x

เลนส์ 100x ถูกออกแบบมาให้ใช้กับ น้ำมันสำหรับกล้องจุลทรรศน์ (Immersion Oil) เท่านั้น

ซึ่งการส่องภาพด้วยเลนส์กำลังขยายสูงมากๆ นี้ อากาศจากช่องว่างเล็กๆ ที่อยู่ระหว่างเลนส์กับสไลด์ จะทำให้แสงเกิดการหักเหและกระเจิงหายไปค่อนข้างมาก ผลลัพธ์คือ ภาพจะมืดและขาดความละเอียด (Resolution)

ซึ่งเจ้าตัว Immersion Oil มีค่าดัชนีการหักเหของแสงใกล้เคียงกับแก้ว สามารถช่วยเติมเต็มช่องว่างนี้ได้ ทำให้แสงเดินทางเป็นเส้นตรงจากสไลด์เข้าสู่เลนส์ได้มากขึ้น ผลลัพธ์คือ ภาพจะสว่างกว่า คมชัดกว่า และมีรายละเอียดสูงกว่ามาก

ขั้นตอนการใช้ Immersion Oil ร่วมกับเลนส์ 100x

1. ทำตามขั้นตอนก่อนหน้าอย่างเคร่งครัด  จนกระทั่งได้ภาพที่คมชัดที่สุดจากเลนส์ 40x
2. หมุนจาน (Nosepiece) ให้อยู่กึ่งกลางระหว่างเลนส์ 40x และ 100x เพื่อให้มีช่องว่างสำหรับหยดน้ำมัน
3. หยด Immersion Oil เพียง 1 หยดเล็กๆ ลงบนแผ่นปิดสไลด์ ตรงตำแหน่งที่แสงไฟส่องผ่านขึ้นมาพอดี

4. ค่อยๆ หมุนเลนส์ 100x เข้าประจำที่อย่างช้าๆ ให้ปลายของเลนส์จุ่มลงไปในหยดน้ำมันพอดี อย่าให้กระแทกแรง
5. มองผ่านเลนส์ใกล้ตา และให้ใช้ "ปุ่มปรับภาพละเอียดเท่านั้น" หมุนช้าๆ เพื่อหาโฟกัสภาพที่ต้องการ

6. หลังจากใช้งานเสร็จ ให้ทำความสะอาดคราบน้ำมันออกจากปลายเลนส์ 100x ทันที โดยใช้กระดาษเช็ดเลนส์ค่อยๆ ซับคราบออกจนหมด

ตารางสรุปขั้นตอนการทำงานและเทคนิค

การทำความเข้าใจและปฏิบัติตามขั้นตอนข้างต้น จะช่วยให้คุณสามารถใช้งานกล้องจุลทรรศน์ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ แก้ปัญหาภาพไม่ชัดได้อย่างตรงจุด และจะทำให้คุณสนุกไปกับการศึกษาเรียนรู้โลกใบจิ๋วมากยิ่งขึ้นกว่าเดิมแน่นอน