کنفوکل مائیکروسکوپی کے اصول
کنفوکل مائیکروسکوپ ایک اعلیٰ درستگی کا امیجنگ آلہ ہے جو 1980 کی دہائی میں ابھرا اور تیار ہوا، اور سب میکرون ڈھانچے کا مطالعہ کرنے کے لیے ایک ضروری سائنسی تحقیقی آلہ ہے۔ کمپیوٹرز، امیج پروسیسنگ سافٹ ویئر اور لیزرز کی ترقی کے ساتھ، کنفوکل خوردبین نے بھی بہت ترقی کی ہے، اور اب یہ حیاتیات، مائیکرو سسٹمز اور مادی پیمائش کے شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔ کنفوکل مائکروسکوپ ایک نئی قسم کا مائکروسکوپ ہے جو کنفوکل اصول، اسکیننگ ٹیکنالوجی اور کمپیوٹر گرافکس پروسیسنگ ٹیکنالوجی کو مربوط کرتا ہے۔ اس کے اہم فوائد ہیں: اعلی پس منظر کی ریزولیوشن اور ہائی محوری ریزولوشن، اور آوارہ روشنی کو زیادہ کنٹراسٹ کے ساتھ مؤثر طریقے سے دبانا۔
ایک عام کنفوکل مائیکروسکوپ سیٹ اپ کا مطلب یہ ہے کہ ناپے گئے آبجیکٹ کے فوکل طیارے کے کنجوگیٹ ہول پر دو چھوٹے سوراخ رکھے جائیں، جن میں سے ایک روشنی کے منبع کے سامنے اور دوسرا ڈیٹیکٹر کے سامنے رکھا جاتا ہے، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ 1. یہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے کہ جب ماپا نمونہ ارد فوکس ہوائی جہاز میں ہوتا ہے، تو پتہ لگانے کے اختتام سے جمع ہونے والی روشنی کی شدت سب سے بڑی ہوتی ہے۔ جب ماپا ہوا نمونہ فوکس سے باہر ہونے کی پوزیشن میں ہوتا ہے، تو پتہ لگانے کے اختتام پر روشنی کی جگہ پھیل جاتی ہے اور روشنی کی شدت تیزی سے کم ہو جاتی ہے۔ لہذا، فوکل ہوائی جہاز پر صرف پوائنٹس سے خارج ہونے والی روشنی ہی ایگزٹ پن ہول سے گزر سکتی ہے، جب کہ فوکل ہوائی جہاز کے باہر پوائنٹس سے خارج ہونے والی روشنی ایگزٹ پن ہول جہاز پر ڈی فوکس ہوتی ہے، اور ان میں سے زیادہ تر مرکزی پن ہول سے نہیں گزر سکتی۔ لہذا، فوکل ہوائی جہاز پر مشاہداتی ہدف کا نقطہ روشن نظر آتا ہے، اور غیر مشاہداتی نقطہ پس منظر کے طور پر سیاہ دکھائی دیتا ہے، اس کے برعکس بڑھتا ہے اور تصویر کو صاف کرتا ہے۔ امیجنگ کے عمل کے دوران، دو پن ہول کنفوکل ہوتے ہیں، کنفوکل پوائنٹ کا پتہ لگایا جانے والا پوائنٹ ہوتا ہے، اور ہوائی جہاز جہاں پتہ چلا پوائنٹ واقع ہوتا ہے وہ کنفوکل ہوائی جہاز ہوتا ہے۔
کنفوکل مائیکروسکوپی میں ڈیٹیکٹر پر پن ہول کا سائز ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ یہ نظام کے ریزولوشن اور سگنل ٹو شور کے تناسب کو براہ راست متاثر کرتا ہے۔ اگر پن ہول بہت بڑا ہے تو، کنفوکل کا پتہ لگانے کا اثر حاصل نہیں کیا جائے گا، جو نہ صرف سسٹم کی ریزولوشن کو کم کرتا ہے، بلکہ زیادہ آوارہ روشنی بھی متعارف کرواتا ہے۔ اگر پن ہول بہت چھوٹا ہے، تو یہ پتہ لگانے کی کارکردگی کو کم کر دے گا اور خوردبین تصویر کو کم کر دے گا۔ چمک مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ جب پن ہول کا قطر ایری ڈسک کے قطر کے برابر ہوتا ہے تو ، کنفوکل کی ضروریات پوری ہوجاتی ہیں ، اور پتہ لگانے کی کارکردگی میں نمایاں کمی نہیں ہوتی ہے۔ چونکہ پن ہول کا قطر عام طور پر مائیکرون کی ترتیب پر ہوتا ہے، اگر لیزر بیم کے فوکس پوائنٹ اور پن ہول کی پوزیشن کے درمیان انحراف ہوتا ہے، تو سگنل کا بگاڑ واقع ہو گا۔ لہذا، کنفوکل مائکروسکوپ عام طور پر آٹو فوکس سسٹم کا استعمال کرتے ہیں، جو عملی طور پر پیمائش کے وقت کو بڑھاتا ہے۔
چونکہ لیزر کنفوکل اسکیننگ مائکروسکوپ ایک پوائنٹ امیجنگ ہے، اس لیے آبجیکٹ کی دو جہتی تصویر حاصل کرنے کے لیے، x اور y سمتوں میں دو جہتی اسکیننگ کا استعمال کرنا ضروری ہے۔ مختلف خوردبینیں مختلف اسکیننگ کے طریقے استعمال کرتی ہیں:
(1) آبجیکٹ اسکیننگ۔ یعنی شے بذات خود ایک خاص قانون کے مطابق حرکت کرتی ہے، جب کہ روشنی کی کرن غیر تبدیل شدہ رہتی ہے۔ فوائد: مستحکم نظری راستہ؛ نقصانات: ایک بڑی اسکیننگ ٹیبل کی ضرورت ہے، لہذا اسکیننگ کی رفتار بہت محدود ہے۔
(2) عکاس گیلوانومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے ایک بیم سکیننگ سسٹم تشکیل دیا جاتا ہے۔ یعنی، اسکیننگ گیلوانومیٹر کو کنٹرول کرکے، دو جہتی اسکیننگ کو مکمل کرنے کے لیے فوکسڈ لائٹ اسپاٹ کو باقاعدگی سے آبجیکٹ کی ایک خاص پرت سے منعکس کیا جاتا ہے۔ اس کا فائدہ یہ ہے کہ اس میں اعلی صحت سے متعلق ہے اور اکثر اعلی صحت سے متعلق پیمائش کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ سکیننگ کی رفتار آبجیکٹ سکیننگ کے مقابلے میں بہتر ہوئی ہے، لیکن یہ اب بھی تیز نہیں ہے۔
(3) اسکیننگ کے لیے acousto-optic deflection عنصر کا استعمال کریں، اور اسکیننگ آواز کی لہر کی آؤٹ پٹ فریکوئنسی کو تبدیل کرکے اور پھر روشنی کی لہر کی ترسیل کی سمت کو تبدیل کرکے محسوس کی جاتی ہے۔ اس کا نمایاں فائدہ یہ ہے کہ اسکیننگ کی رفتار بہت تیز ہے۔ ریاستہائے متحدہ کی طرف سے تیار کردہ سکیننگ سسٹم ریئل ٹائم ویڈیو امیجز بنانے کے لیے ایکوسٹو آپٹک ڈیفلیکٹر کا استعمال کرتا ہے۔ دو جہتی امیج کو اسکین کرنے میں صرف 1/30 کا وقت لگتا ہے، اور یہ تقریباً ریئل ٹائم آؤٹ پٹ حاصل کرتا ہے۔
(4) نپکو ڈسک سکیننگ۔ سکیننگ کا عمل نپکو ڈسک کو گھمانے سے مکمل کیا جاتا ہے جبکہ دیگر اجزاء کو ساکن رکھتے ہوئے یہ ایک وقت میں امیج کیا جا سکتا ہے اور رفتار بہت تیز ہے۔ تاہم، چونکہ امیجنگ بیم آف ایکسس لائٹ ہے، اس لیے لینس کی آف ایکسس ایبریشن کو درست کرنا ضروری ہے، اور روشنی کی توانائی کے استعمال کی شرح بہت کم ہے۔
