آپٹیکل مائیکروسکوپ کے مرکزی اطلاق کے شعبوں کا تعارف
نظری خوردبین ایک قدیم اور نوجوان سائنسی آلہ ہے۔ اس کی پیدائش سے 300 سال کی تاریخ ہے۔ آپٹیکل خوردبین کے استعمال کی ایک وسیع رینج ہے۔ مثال کے طور پر، حیاتیات، کیمسٹری، فزکس، فلکیات وغیرہ میں، کچھ سائنسی تحقیقی کاموں میں یہ خوردبین سے الگ نہیں کیا جا سکتا۔
مختلف اطلاق کے مقاصد کے مطابق، خوردبینوں کو تقریباً چار اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: حیاتیاتی خوردبین، میٹالوگرافک خوردبین، سٹیریو مائیکروسکوپس، اور پولرائزنگ خوردبین۔ جیسا کہ نام سے ظاہر ہے، حیاتیاتی خوردبین بنیادی طور پر بائیو میڈیسن میں استعمال ہوتی ہیں، اور مشاہداتی اشیاء زیادہ تر شفاف یا پارباسی مائیکرو باڈیز ہوتی ہیں۔ میٹالوگرافک خوردبین بنیادی طور پر مبہم اشیاء کی سطح کا مشاہدہ کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہیں، جیسے میٹالوگرافک ڈھانچہ اور مواد کی سطح کے نقائص؛ جب کہ سٹیریوسکوپک خوردبینیں مائیکرو آبجیکٹ کو بڑا کرتی ہیں، وہ انسانی آنکھ کی نسبت ایک ہی سمت میں اشیاء اور تصاویر بھی بناتے ہیں، اور گہرائی کا احساس رکھتے ہیں، جو لوگوں کی روایتی بصری عادات کے مطابق ہے۔ پولرائزنگ مائکروسکوپ پولرائزڈ روشنی کے لیے مختلف مادوں کی ٹرانسمیشن یا انعکاس کی خصوصیات کا استعمال کرتے ہیں تاکہ مختلف مائیکرو آبجیکٹ اجزاء کو الگ کیا جا سکے۔ اس کے علاوہ کچھ خاص اقسام کو بھی ذیلی تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک الٹی حیاتیاتی خوردبین یا ثقافت خوردبین ایک حیاتیاتی خوردبین ہے جو بنیادی طور پر ثقافتی برتن کے نیچے سے ثقافت کا مشاہدہ کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ فلوروسینس مائیکروسکوپ مخصوص مادوں کی خصوصیات کا استعمال کرتے ہوئے ایک مخصوص چھوٹی طول موج کے ساتھ روشنی کو جذب کرتی ہے اور ان مادوں کے وجود کو دریافت کرنے اور ان کے مواد کا تعین کرنے کے لیے ایک مخصوص لمبی طول موج کے ساتھ روشنی خارج کرتی ہے۔ ایک موازنہ خوردبین دو اشیاء کے درمیان مماثلت اور فرق کا موازنہ کرنے کے لیے ایک ہی فیلڈ میں دو اشیاء کی جوسٹاپوزڈ یا سپر امپوزڈ تصاویر بنا سکتا ہے۔
روایتی نظری خوردبین بنیادی طور پر آپٹیکل سسٹمز اور ان کے معاون مکینیکل ڈھانچے پر مشتمل ہوتی ہیں۔ آپٹیکل سسٹمز میں آبجیکٹیو لینز، آئی پیسز اور کنڈینسر لینز شامل ہیں، یہ سبھی مختلف آپٹیکل شیشوں سے بنے پیچیدہ میگنفائنگ شیشے ہیں۔ معروضی لینس نمونے کو بڑا کرتا ہے، اور اس کی میگنیفیکیشن موبجیکٹ کا تعین درج ذیل فارمولے سے ہوتا ہے: موبجیکٹ =Δ∕f'object، جہاں f'object مقصدی لینس کی فوکل لینتھ ہے، اور Δ کو فاصلہ سمجھا جا سکتا ہے۔ مقصدی لینس اور آئی پیس کے درمیان۔ آئی پیس معروضی لینس کے ذریعے بننے والی تصویر کو دوبارہ بڑا کرتا ہے، مشاہدے کے لیے انسانی آنکھ کے سامنے 250 ملی میٹر پر ایک ورچوئل امیج بناتا ہے۔ یہ زیادہ تر لوگوں کے لیے سب سے زیادہ آرام دہ مشاہدہ کی پوزیشن ہے۔ آئی پیس M=250/f' آنکھ کی میگنیفیکیشن، جہاں f' آئی پیس کی فوکل لمبائی ہے۔ خوردبین کی کل میگنیفیکیشن آبجیکٹیو لینس اور آئی پیس کی پیداوار ہے، یعنی M=M آبجیکٹ*M آنکھ{{4}Δ*250/f' آنکھ *f; چیز. یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ معروضی لینس اور آئی پیس کی فوکل لینتھ کو کم کرنے سے کل میگنیفیکیشن میں اضافہ ہو جائے گا، جو بیکٹیریا اور دیگر مائکروجنزموں کو خوردبین سے دیکھنے کی کلید ہے، اور یہ اس میں اور عام میگنفائنگ گلاسز میں بھی فرق ہے۔
تو، کیا یہ قابل فہم ہے کہ f' آبجیکٹ f' میش کو بغیر کسی حد کے کم کیا جائے، تاکہ میگنیفیکیشن کو بڑھایا جا سکے، تاکہ ہم مزید لطیف اشیاء کو دیکھ سکیں؟ جواب ہے ناں! اس کی وجہ یہ ہے کہ امیجنگ کے لیے استعمال ہونے والی روشنی بنیادی طور پر برقی مقناطیسی لہر کی ایک قسم ہے، اس لیے پھیلاؤ کے عمل کے دوران تفاوت اور مداخلت کے مظاہر لامحالہ رونما ہوں گے، بالکل اسی طرح جیسے پانی کی سطح پر لہریں جو روزمرہ کی زندگی میں دیکھی جا سکتی ہیں جب رکاوٹوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ ، اور پانی کی لہروں کے دو کالم جب ملتے ہیں تو ایک دوسرے کو مضبوط یا کمزور کر سکتے ہیں۔ جب کسی نقطہ نما برائٹ شے سے خارج ہونے والی روشنی کی لہر معروضی لینس میں داخل ہوتی ہے تو معروضی لینس کا فریم روشنی کے پھیلاؤ میں رکاوٹ بنتا ہے، جس کے نتیجے میں تفاوت اور مداخلت ہوتی ہے۔ معروضی عینک سے گزرنے کے بعد، یہ اب ایک مقام پر جمع نہیں ہو سکتا، بلکہ ایک خاص سائز کے ساتھ روشنی کا ایک مقام بناتا ہے، اور دائرے پر کمزور اور آہستہ آہستہ کمزور ہونے والی شدت کے ساتھ روشنی کے حلقوں کا ایک سلسلہ ہے۔ ہم مرکزی روشن جگہ کو ہوا دار ڈسک کہتے ہیں۔ جب دو روشنی خارج کرنے والے پوائنٹس ایک خاص فاصلے کے قریب ہوں گے، تو دو روشنی کے دھبے اس وقت تک اوورلیپ ہو جائیں گے جب تک کہ انہیں دو روشنی کے دھبوں کے طور پر پہچانا نہ جائے۔ Rayleigh نے فیصلہ کرنے کا ایک معیار تجویز کیا، یہ سوچتے ہوئے کہ جب دو روشنی کے دھبوں کے مراکز کے درمیان فاصلہ ایری ڈسک کے رداس کے برابر ہو، تو دونوں روشنی کے دھبوں میں فرق کیا جا سکتا ہے۔ حساب کے بعد، اس وقت دو روشنی خارج کرنے والے پوائنٹس کے درمیان فاصلہ ہے e=0.61 In/n.sinA=0.61 In/NA فارمولے میں، In روشنی کی طول موج ہے، اور روشنی کی لہر کی طول موج جو انسانی آنکھ کو حاصل ہو سکتی ہے تقریباً 0 ہے۔ مثال کے طور پر، ہوا میں، n≈1، پانی میں، n≈1.33، اور A معروضی لینس کے فریم کی طرف luminescent پوائنٹ کے افتتاحی زاویہ کا نصف ہے، اور NA کو معروضی لینس کا عددی یپرچر کہا جاتا ہے۔ مندرجہ بالا فارمولے سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ دو پوائنٹس کے درمیان فاصلہ جسے معروضی لینس فرق کر سکتا ہے روشنی کی طول موج اور عددی یپرچر سے محدود ہے۔ چونکہ انتہائی حساس انسانی آنکھ کی طول موج تقریباً 0.5um ہے، اور زاویہ A 90 ڈگری سے زیادہ نہیں ہو سکتا، sinA ہمیشہ 1 سے کم ہوتا ہے۔ دستیاب روشنی کی ترسیل کا زیادہ سے زیادہ اضطراری اشاریہ میڈیم تقریباً 1.5 ہے، لہذا e کی قدر ہمیشہ 0.2um سے زیادہ ہوتی ہے، جو کہ کم از کم حد فاصلہ ہے جسے آپٹیکل مائکروسکوپ سے حل کیا جا سکتا ہے۔ مائکروسکوپ کے ذریعے تصویر کو بڑا کریں۔ اگر آپ آبجیکٹ پوائنٹ کا فاصلہ بڑھانا چاہتے ہیں جسے آبجیکٹیو لینس کے ذریعے ایک خاص NA قدر کے ساتھ حل کیا جا سکتا ہے جو انسانی آنکھ کے ذریعے حل کیا جا سکتا ہے، تو آپ کو Me گریٹر یا اس کے برابر 0.15 ملی میٹر کی ضرورت ہے، جہاں { {29}}.15mm دو مائیکرو آبجیکٹس کے درمیان کم از کم فاصلہ ہے جسے انسانی آنکھ آپ کی آنکھوں کے سامنے 250ملی میٹر پر پہچان سکتی ہے، لہذا M (0.15∕0.61)NA سے زیادہ یا اس کے برابر ≈500N.A یہ میگنیفیکیشن کو دوگنا کرنے کے لیے کافی ہے، یعنی 500N.A اس سے کم یا اس کے برابر M Less than 1000N.A، جو کہ خوردبین کی کل میگنیفیکیشن کی ایک معقول سلیکشن رینج ہے۔ اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے کہ کل میگنیفیکیشن کتنی ہی بڑی ہو، یہ بے معنی ہے، کیونکہ معروضی لینس کے عددی یپرچر نے کم از کم قابل حل فاصلہ محدود کر دیا ہے، اور میگنیفیکیشن کو بڑھا کر چھوٹی چیز کی تفصیلات میں فرق کرنا ناممکن ہے۔
آپٹیکل خوردبینوں میں امیجنگ کنٹراسٹ ایک اور اہم مسئلہ ہے۔ نام نہاد کنٹراسٹ سے مراد تصویر کی سطح پر ملحقہ حصوں کے درمیان سیاہ اور سفید کنٹراسٹ یا رنگ کا فرق ہے۔ انسانی آنکھ کے لیے 0.02 سے نیچے چمک کے فرق کا فیصلہ کرنا مشکل ہے، لیکن یہ رنگ کے فرق کے لیے قدرے زیادہ حساس ہے۔ کچھ خوردبین اشیاء، جیسے حیاتیاتی نمونوں میں، تفصیلات کے درمیان بہت کم چمک کا فرق ہے، اور مائکروسکوپ آپٹیکل سسٹم کے ڈیزائن اور مینوفیکچرنگ کی غلطیاں امیجنگ کنٹراسٹ کو مزید کم کر دیتی ہیں اور اس میں فرق کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔ اس وقت، اعتراض کی تفصیلات واضح طور پر نہیں دیکھی جا سکتی ہیں.
سالوں کے دوران، لوگوں نے مائکروسکوپ کے ریزولوشن اور امیجنگ کنٹراسٹ کو بہتر بنانے کے لیے سخت محنت کی ہے۔ کمپیوٹر ٹیکنالوجی اور آلات کی مسلسل ترقی کے ساتھ، نظری ڈیزائن کے نظریہ اور طریقوں میں بھی مسلسل بہتری آئی ہے۔ خام مال کی کارکردگی میں بہتری، ٹیکنالوجی اور پتہ لگانے کے طریقوں میں مسلسل بہتری، اور مشاہدے کے طریقوں کی جدت کے ساتھ، آپٹیکل مائکروسکوپ کی امیجنگ کوالٹی تفاوت کی حد کے کمال تک پہنچ گئی ہے۔ لوگ نمونہ داغ، سیاہ میدان، مرحلے کے برعکس، فلوروسینس، مداخلت، اور پولرائزڈ روشنی کا استعمال کریں گے. تصویر سازی کے آلات یکے بعد دیگرے سامنے آتے رہے ہیں، اور کچھ پہلوؤں میں ان کی کارکردگی بہتر ہے، لیکن وہ اب بھی سستی، سہولت، وجدان اور خاص طور پر جانداروں پر تحقیق کے لیے موزوں ہونے کے لحاظ سے نظری خوردبین کا مقابلہ نہیں کر سکتے۔ آپٹیکل خوردبین اب بھی مضبوطی سے اپنی پوزیشن پر قابض ہیں۔ دوسری طرف، لیزر، کمپیوٹر، نئی مادی ٹیکنالوجی، اور انفارمیشن ٹیکنالوجی کے ساتھ مل کر، قدیم نظری خوردبین پھر سے جوان ہو رہی ہے اور زوردار قوت کا مظاہرہ کر رہی ہے۔ ڈیجیٹل مائیکروسکوپس، لیزر کنفوکل اسکیننگ مائیکروسکوپس، قریب فیلڈ اسکیننگ مائیکروسکوپس، دو فوٹوون مائیکروسکوپس اور مختلف نئے فنکشنز کے ساتھ یا مختلف نئے ماحولیاتی حالات کے مطابق ڈھالنے والے آلات ایک نہ ختم ہونے والے دھارے میں ابھرتے ہیں، جو آپٹیکل خوردبین کے اطلاق کے میدان کو مزید وسیع کرتا ہے۔ مثالیں مریخ کے روورز سے اپ لوڈ کی گئی چٹانوں کی شکلوں کی خوردبین تصویریں کتنی دلچسپ ہیں! ہم پوری طرح یقین کر سکتے ہیں کہ نظری خوردبین ایک تازہ ترین رویہ کے ساتھ بنی نوع انسان کو فائدہ دے گی۔
