คำถาม: มีการออกแบบกระบวนการใช้แสงเลเซอร์ในการสแกนแบบทีละจุดโดยใช้จุดโฟกัสของลำแสงเลเซอร์เพื่อให้ได้ภาพ 3 มิติโดยใคร?

text: หลักการของการถ่ายภาพแบบคอลโฟคอลนั้นได้การจดสิทธิบัตรโดย Marvin Minsky ในปี ค.ศ. 1957 แต่การพัฒนาการของการใช้แสงเลเซอร์นั้นใช้เวลาอีก 30 ปี จึงสามารถนำมาใช้กับกล้องจุลทรรศน์แบบคอลโฟคอล จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1980 กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกนได้กลายเป็นเทคนิคอีกชนิดหนึ่งที่ได้รับความนิยม โดยในปี ค.ศ. 1978 นั้น Thomas Cremer และ Christoph Cremer ได้ออกแบบกระบวนการใช้แสงเลเซอร์ในการสแกนแบบทีละจุดโดยใช้จุดโฟกัสของลำแสงเลเซอร์เพื่อให้ได้ภาพ 3 มิติ โดยกล้องคอนโฟคอลที่ใช้แสงเลเซอร์ในการสแกนและใช้ตัวรับแสงเพื่อสร้างภาพ 3 มิติ ตัวแรกที่ถูกออกแบบนั้นได้ถูกใช้สำหรับถ่ายภาพวัตถุทางชีววิทยาซึ่งถูกเคลือบสารฟลูออเรสเซ็นต์ ในทศวรรตต่อมากล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลทำงานด้วยแสงฟลูออเรสเซ็นได้ถูกพัฒนาอย่างจริงจังโดยกลุ่มนักวิจัย University of Amsterdam และ European Molecular Biology Laboratory (EMBL) และ องกรณ์ซึ่งเป็นหุ้นส่วนทางธุรกิจ
title: กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกน

text: จากที่กล่าวมาข้างต้นแสงที่ได้รับมาจากวัตถุนั้นเป็นแสงสะท้อนจากปริมาตรของจุดโฟกัส โดยแสงสะท้อนนั้นจะกลายเป็นพิกเซล (pixel) ในภาพที่เป็นผลลัพพ์สุดท้าย โดยความสว่างของภาพจะขึ้นอยู่กับความเข้มของสัญญาณแสงสะท้อน ดังนั้นหากเราต้องการภาพหนึ่งภาพ เราจะต้องทำการสแกนแบบจุดต่อจุดให้ทั่วทั้งบริเวณที่เราต้องการ แล้วนำสัญญาณแสงมาแปลงเป็นแต่ละพิกเซล ในการสแกนลำแสงเลเซอร์ให้ทั่วบริเวณที่เราต้องการภาพนั้น เราใช้กระจกที่สามารถปรับได้เพื่อสะท้อนลำแสงเลเซอร์ไปยังบริเวณที่ต้องการได้ ซึ่งการทำกระจกให้สามารถปรับได้นั้นอาจใช้มอเตอร์มาช่วยเพื่อควบคุมมุมของการสะท้อนของลำแสงเลเซอร์ วิธีการที่ใช้ในการสแกนลำแสงเลเซอร์โดยปกตินั้นเป็นวิธีการที่ตอบสนองช้าและสามารถปรับความเร็วได้ เนื่องจากกล้องจุลทรรศน์จะเก็บแสงเฉพาะที่ปริมาตรของจุดโฟกัสเท่านั้นทำให้ต้องใช้เวลาในการเปิดหน้ากล้องนานกว่ากล้องแบบปกติ ดังนั้นการที่สแกนช้าจะส่งผลดีต่อภาพคือทำให้อัตราส่วนระดับสัญญาณแสงสะท้อนต่อสัญญาณรบกวน (signal-to-noise ratio) สูงขึ้น ส่งผลให้ความคมชัดและความละเอียดของภาพสูงขึ้น
title: กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกน

text: กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกนนั้นใช้แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์แบบจุดแล้วโกัสลำแสงเลเซอร์ไปยังชิ้นเนื้อตัวอย่าง ดังนั้นปริมาตรในการสแกนและความเข้มของแสงสะท้อนในการสแกนแต่ละจุดนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของจุดโฟกัส (spot size) ของระบบแสง เพราะว่าจุดโฟกัสที่เกิขึ้นจริงไม่ใช่จุดที่มีขนาดเล็กมากเช่นในอุดมคติ แต่มีขนาดแบบ 3 มิติในรูปแบบของการกระจายแสง ในกล้องจุลทรรศน์แบบนั้นขนาดของจุดโฟกัสขึ้นอยู่กับ Numerical Aperture (N.A.) ของเลนส์วัตถุและความยาวคลื่นของแสงเลเซอร์ที่นำมาใช้ อย่างไรกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกนนั้นสามารถกำจัดรูปแบบการเบี่ยงเบนลำแสงลำดับสูงๆลำแสง (higher order of difdfraction pattern) ที่มีผลต่อภาพได้ โดยการลดขนาดของรูรับแสงลง อย่างเช่นถ้าเราลดขนาดของรูรับแสงลงเหลือ 1 Airy unit จะทำให้แสงที่ผ่านมายังตัวรับแสงเป็นรูปแบบการเบี่ยงเบนลำแสงลำดับแรก (first order of difraction pattern) เท่านั้น ทำให้ภาพมีความคมชัดสูงขึ้นโดยแลกกับแสงที่มีความเข้มลดลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ในการถ่ายภาพฟลูออเรสเซ็นต์ข้อจำกัดเพียงอย่างเดียวคืออัตราส่วนระดับสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (signal to noise ratio) เพราะว่าแสงที่ผ่านเข้ามายังตัวรับแสงน้อย แต่ก็ยังมีวิธีการแก้ไขปัญหานี้อยู่คือ ใช้ตัวรับแสงที่มีความไวสูง หรือเพิ่มความเข้มของแหล่งกำเนิดแสง แต่การเพิ่มความเข้มของแหล่งกำเนิดแสงอาจทำให้อายุของการสะท้อนแสงของสีย้อมฟลูออเรสเซ็นหมดลงเร็ว หรืออาจทำลายชิ้นเนื้อได้
title: กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกน

text: กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกน () เป็นกล้องจุลทรรน์แบบคอนโฟคอลที่ใช้สำหรับงานที่ต้องการภาพความละเอียดสูงและสามารถเลือกชั้นความลึกที่ต้องการเก็บภาพ ซึ่งคุณสมบัติหลักของกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกนคือ มันมีความสามารถที่จะเก็บภาพเฉพาะบริเวณจุดโฟกัสโดยสามารถเลือกระดับความลึกได้ ซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่า การตัดด้วยแสง () การบันทึกภาพของกล้องชนิดนี้เป็นการเก็บสัญญาณแสงจากจุดโฟกัสทีละจุดแล้วนำสัญญาณทั้งหมดมาสร้างเป็นภาพด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ ด้วยกระบวนการดังกล่าวทำให้สามารถสร้างภาพ 3 มิติ ของวัตถุที่ซับซ้อนขึ้นมาได้ โดยสำหรับวัตถุทึบแสงสามารถใช้กล้องชนิดนี้ศึกษาลักษณะของพื้นผิวใด้ ในกรณีที่เป็นวัตถุโปร่งแสงเราสามารถถ่ายภาพโครงสร้างภายในของวัตถุได้โดยใช้กล้องชนิดนี้ ซึ่งภาพที่ได้จะมีคุณภาพดีกว่าใช้กล้องทั่วไป เพราะภาพที่ได้จากระดับวามลึกที่เราต้องการนั้นจะไม่ถูกซ้อนทับโดยภาพที่ระดับความลึกอื่น ในขณะที่ภาพที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์แบบธรรมดาจะเป็นภาพของแสงสะท้อนทั้งหมดจากทุกชั้นความลึกที่แสงสามารถทะลุผ่านลงไปได้
title: กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกน

text: แต่ภาพฮอโลแกรมจะใช้หลักการสร้างภาพให้มีการแทรกสอดของแสงที่มากระทบรูปภาพ โดยการฉายแสงเลเซอร์จากแหล่งเดียวกัน แยกเป็น 2 ลำแสง ลำแสงหนึ่งเป็นลำแสงอ้างอิงเล็งตรงไปที่แผ่นฟิล์ม อีกลำแสงหนึ่งเล็งไปที่วัตถุและสะท้อนไปยังฟิล์ม แสงจากทั้งสองแหล่งจะถูกบันทึกไว้บนฟิล์มในรูปแบบของการแทรกสอด (Interference Pattern) ซึ่งมองไม่คล้ายกับรูปของวัตถุต้นแบบ ก่อให้เกิดภาพเสมือน (Virtual image) ขึ้นมาตามมุมของแสงที่มาตกกระทบ ทำให้ตาของเรารับแสงอีกด้านหนึ่งของแผ่น Hologram เกิดเห็นภาพ 3 มิติขึ้น
title: ฮอโลกราฟี

text: การเกิดภาพของกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกนเริ่มต้นจากลำแสงเลเซอร์ผ่านช่องของแล่งกำเนิดแสงแบบจุดและถูกโฟกัสด้วยเลนส์วัตถุเป็นปริมาตรของจุดโฟกัส (focal volume) ภายในหรือบนพื้นผิวของชิ้นเนื้อตัวอย่าง แสงสะท้อนจากวัตถุถูกสะท้อนกลับมายังเลนส์วัตถุอีกครั้งโดยแสงสะท้อนนี้มีความยาวคลื่นแตกต่างจากแสงที่มาจากแหล่งกำเนิดแสงแบบจุด เมื่อแสงสะท้อนเดินทางมาถึงตัวแยกแสง (beam slitter) โดยตัวแยกแสงนี้มีคุณสมบัติคือจะยอมให้แสงความยาวคลื่นหนึ่งผ่านไปได้แต่จะสะท้อนแสงอีกความยาวคลื่นหนึ่ง โดยแสงที่สามารถผ่านไปได้จะเป็นแสงจากแหล่งกำเนิดแสงแต่แสงที่สะท้อนมาจากวัตถุจะถูกสะท้อนอีกครั้งหนึ่งเพื่อผ่านไปยังรูขนาดเล็กด้านตัวรับแสง ซึ่งรูขนาดเล็กนี้จะทำการกำจัดแสงที่ไม่ได้มาจากจุดโฟกัสทำให้ได้ภาพที่คมชัดกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบปกติ และสามารถเก็บภาพเฉพาะชั้นความลึกที่ต้องการเท่านั้น และในที่สุดจะเดินทางไปถึงตัวรับแสงแบบตัวคูณ (Photo Multiplier Tube; PMT) ซึ่งตัวรับแสงแบบตัวคูณจะทำหน้าที่แปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า โดยส่วนมากจะมีตัวกรองแสง (optical filter) ระหว่างรูขนาดเล็กกับตัวรับแสงเพื่อกรองแสงที่ไม่ต้องการออกอีกครั้งหนึ่งเพื่อให้ได้ภาพที่คมชัดขึ้น
title: กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลชนิดที่ใช้เลเซอร์ในการสแกน

text: ในบลาสเตอร์ลำแสงอนุภาค อย่างอี-11ที่ใช้โดยสตอร์มทรูปเปอร์ จะใช้แก๊สพลังงานสูงปริมาณน้อยเคลื่อนที่จากห้องแก๊สไปที่ห้องที่เรีกยว่า"เอ็กซ์ไซเตอร์" (XCiter) ในห้องนี้ แก๊สจะถูกกระตุ้นโดยแพ็คพลังงาน จากนั้นจะผ่านเข้าไปในเครื่องกระตุ้น ซึ่งเมื่อรวมกับส่วนประกอบในลำกล้อง จะสร้างแก๊สพลังงานสูงสุดยอดให้เป็นลำแสงที่บีบอัดเข้าด้วยกัน ซึ่งจะสร้างลำแสงอนุภาคพลังงานสูงที่อันตรายในบลาสเตอร์ส่วนมาก ในบลาสเตอร์เหล่านี้ การผสมของแสงเลเซอร์ที่ร้อนมากกับกระสุนบีบอัดของพลังงานอนุภาคจะก่อให้เกิดพลังงานที่สุดอันตราย
title: บลาสเตอร์

text: ลำแสงเลเซอร์ ที่ผ่านทางสื่อนำแสงจะมีความยาวคลื่นเฉพาะ และมีพลังงานเพิ่ม ซึ่งกระจกนี้จะพยายามทำให้แสงส่วนมาก สามารถผ่านทางสื่อนำแสงให้ได้ และออกมาเป็นลำแสงเลเซอร์ กระบวนการเหนี่ยวนำลำแสงเพื่อเพิ่มพลังงานนี้ จะใช้พลังงานไฟฟ้าหรือแแสงในหลายความยาวคลื่น ซึ่งในการทดลองแต่ละครั้ง ความยาวคลื่นของแสงในแต่ละความยาวคลื่น จะส่งผลโดยตรงต่อคุณสมบัติ รูปร่าง และความยาวคลื่นของลำแสงเลเซอร์ที่สร้างออกมา
title: เลเซอร์

text: ส่วนการออกแบบแผงวงจรหลัก หรือมาเธอร์บอร์ดของเอซุส จะวางไว้บนตัวของลำโพง เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนประกอบอื่น ๆ จะไม่ขวางลำโพง และมีผลต่อคุณภาพของเสียงที่ได้ รวมไปถึงการวางไมโครโฟน โดยออกแบบเพื่อไม่ให้ผู้ใช้อุดรูของไมโครโฟนขณะการคุยผ่านวิดีโอ และชองเสียบหูฟัง ที่ออกแบบให้อยู่ด้านล่างของตัวเครื่อง เพื่อที่จะไม่ให้สายหูฟังพาดผ่านจอ
title: เน็กซัส 7 (รุ่นปี พ.ศ. 2555)

text: ในการใช้งานจริงๆ อาจใช้ลำแขนที่มีกระจกเลนส์อยู่ภายใน และหักงอได้เป็นตัวนำแสงเลเซอร์ ไปยังบริเวณรอวัยวะที่จะผ่าตัด หรือใช้ลำแสงเลเซอร์ผ่านกล้องจุลทรรศน์ผ่าตัด ในการรักษาโรคมะเร็ง เลเซอร์ที่ใช้จะต้องมีความหนาแน่นพลังงาน 300-500 ลูกบาศก์เซนติเมตร แสงเลเซอร์จะทำลายเซลล์เนื้องอก โดยไม่ทำลายเนื้อเยื่อปกติโดยรอบ บาดแผลภายหลังการผ่าตัดจะฟื้นตัวเร็ว ในงานจุลศัลยกรรมของเส้นเลือด เลเซอร์สามารถห้ามเลือดให้หยุดไหลโดยการเชื่อมเส้นเลือดเล็กๆภายในบริเวณจำกัดให้ติดกัน วิธีการอาจใช้ท่อนำแสงเข้าช่วยด้วย เพื่อนำแสงเลเซอร์ไปตามช่องอวัยวะที่เข้าถึงยาก
title: เลเซอร์