DOI: 10.14457/tu.the.2018.1054
title: การศึกษาแนวทางการเพิ่มความคมชัดของภาพถ่ายอนุภาคเรืองแสงระดับนาโนเมตรโดยใช้หลักการพื้นผิวผลตอบสนอง

description: วิธีการพื้นผิวผลตอบถูกนำมาประยุกต์ใช้เพื่อพัฒนา ออกแบบ และแก้ปัญหาของกระบวนการด้านอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลายและมีแนวโน้มที่จะถูกใช้มากขึ้นอย่างต่อเนื่อง การศึกษาในงานวิจัยนี้แบ่งเป็นสามส่วนหลัก ส่วนแรกคือการนำวิธีการพื้นผิวผลตอบมาเพื่อศึกษาแนวทางที่เหมาะสมในการเพิ่มความคมชัดของภาพถ่ายอนุภาคเรืองแสงระดับนาโนเมตร เนื่องจากปัญหาที่พบคือการถ่ายภาพสารเรืองแสงจะเกิดการพร่ามัวซึ่งเป็นผลจากการเคลื่อนที่ตลอดเวลาของอนุภาคเรืองแสง ทำให้การถ่ายภาพสารเรืองแสงที่มีความคมชัดระดับนาโนเมตรเป็นไปได้ยาก ผลจากการศึกษาที่ได้จะมีส่วนช่วยลดอุปสรรคของการศึกษาวิจัยในระดับเซลล์ สำหรับการวิจัยในส่วนที่สองนั้น เป็นการศึกษาเปรียบเทียบในเชิงทฤษฎีเพื่อศึกษาว่าการกำหนดรูปแบบที่แตกต่างกันของการออกแบบการทดลอง จะส่งผลต่อค่าปรับตั้งที่เหมาะสมที่คำนวณได้จากวิธีพื้นผิวผลตอบหรือไม่ และส่วนที่สาม เป็นการศึกษาเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับการกำหนดจำนวนการทำซ้ำที่แตกต่างกัน วิธีการสร้างสมการพื้นผิวที่แตกต่างกัน และสมการเป้าหมายที่ได้จากการวิเคราะห์ค่าเฉลี่ยเพียงอย่างเดียว การศึกษาเริ่มจากการศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อความคมชัดของภาพถ่าย โดยพบว่ามีปัจจัยที่สำคัญ คือ ความสว่างของอนุภาคในเทอมของจำนวนโฟตอน (N) ขนาดจุดสว่าง (s) และระยะอนุภาคเคลื่อนที่ (d) ลำดับถัดไปคือการศึกษาความสัมพันธ์ของปัจจัยดังกล่าวกับค่าความคมชัดของภาพถ่าย โดยศึกษาผ่านแบบจำลองสถานการณ์ทางเดินสุ่ม (random-walk simulation model) ผ่านแผนการทดลองที่แตกต่างกันสี่ชนิด ได้แก่ การออกแบบ 2k แฟกทอเรียล การออกแบบ 2k แฟกทอเรียลแบบเพิ่มจุดศูนย์กลาง การออกแบบส่วนประสมกลาง และการออกแบบบ็อกซ์-เบห์นเคน โดยในแต่ละชนิดมีการแบ่งออกเป็นรูปแบบที่แตกต่างกันในเรื่องของจำนวนการทำซ้ำ วิธีการวิเคราะห์สมการพื้นผิวที่แตกต่างกัน และการกำหนดสมการเป้าหมายที่ได้จากการวิเคราะห์ค่าเฉลี่ยเพียวอย่างเดียว รวมทั้งสิ้น 40 กรณี จากนั้นคัดเลือกผลการทดลองที่ให้ค่าสัมประสิทธิ์ความสัมพันธ์ของสมการผลสูงแต่ใช้จำนวนการทดลองในแผนต่ำ แล้วจึงนำค่าที่ได้ไปทดลองสร้างภาพถ่ายผ่านแบบจำลองคอมพิวเตอร์อีกชุดหนึ่งเพื่อยืนยันการสรุปชนิดการทดลองและค่าการปรับตั้งปัจจัยที่เหมาะสมที่สุด ผลจากการทดลองพบว่าสมการที่สร้างจากข้อมูลของแผนการทดลองแบบ 2k แฟกทอเรียล สามารถใช้อธิบายความสัมพันธ์ของปัจจัยหลักและเทอมอันตรกิริยาของปัจจัยของกรณีศึกษาได้ดีที่สุด เมื่อเทียบกับสมการจากการทดลองอื่น โดยสรุปได้ว่าปัจจัยทั้งสามน่าจะมีความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงกับค่าความคมชัดของการถ่ายภาพ โดยมีค่าการปรับตั้งระดับปัจจัยที่เหมาะสม คือ ความสว่างของอนุภาคในเทอมของจำนวนโฟตอน เท่ากับ 150000 โฟตอนต่อเฟรม ขนาดจุดสว่าง เท่ากับ 100 นาโนเมตร และระยะอนุภาคเคลื่อนที่ เท่ากับ 80 นาโนเมตรต่อเฟรม ซึ่งจะทำให้ได้รูปถ่ายที่ชัด 0.40 นาโนเมตร นอกจากนี้ ในส่วนของผลจากการเปรียบเทียบเชิงทฤษฎีพบว่าในกรณีที่เป็นการทดลองผ่านแบบจำลองคอมพิวเตอร์ จำนวนการทดลองที่เพิ่มขึ้นไม่มีผลให้ค่าสัมประสิทธิ์ความสัมพันธ์ของสมการพื้นผิวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ส่วนสมการพื้นผิวที่ได้จากการวิเคราะห์การถดถอยแบบมีการพิจารณาความเหมาะสมของพจน์ให้ค่าสัมประสิทธิ์ความสัมพันธ์ที่ดีกว่าการวิเคราะห์การถดถอยแบบไม่พิจารณาความเหมาะสมของพจน์ และผลจากการตั้งสมการเป้าหมายโดยวิเคราะห์ค่าเฉลี่ยเพียงอย่างเดียวให้ผลการวิเคราะห์ที่ดีกว่าการไม่กำหนดสมการเป้าหมาย ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า ความแตกต่างของแผนการทดลองอาจมีผลต่อความถูกต้องของการสร้างสมการพื้นผิวผลตอบ และมีผลต่อค่าเหมาะสมของปัจจัยที่วิเคราะห์ได้จากสมการพื้นผิวผลตอบคำสำคัญ: วิธีพื้นผิวผลตอบ, การถ่ายภาพสารเรืองแสง, การออกแบบการทดลอง