کم لاگت فلوروسینس اور روشن فیلڈ خوردبین ڈیزائن
فلوروسینس مائیکروسکوپی ایک ایسا طریقہ ہے جسے دیکھنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
اس گائیڈ میں، میں فلوروسینس مائیکروسکوپی کی بنیادی باتوں کا جائزہ لوں گا اور تین مختلف کم لاگت والی فلوروسینس مائیکروسکوپیوں کو کیسے بنایا جائے۔ ان سسٹمز پر عام طور پر ہزاروں ڈالر لاگت آتی ہے، لیکن انہیں مزید قابل رسائی بنانے کے لیے کچھ حالیہ کوششیں کی گئی ہیں۔ میں یہاں جو ڈیزائن پیش کرتا ہوں وہ اسمارٹ فون، ڈی ایس ایل آر، اور یو ایس بی مائکروسکوپ کا استعمال کرتا ہے۔ ان تمام ڈیزائنوں کو روشن فیلڈ خوردبین کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔
مرحلہ 1: فلوروسینس مائکروسکوپی کا جائزہ
فلوروسینس مائیکروسکوپی کے بنیادی تصورات کو سمجھنے کے لیے، رات کے وقت ایک گھنے جنگل کا تصور کریں، جس میں درخت، جانور، جھاڑیاں اور دیگر زندہ جنگلات ہوں۔ اگر آپ جنگل میں مشعل روشن کرتے ہیں، تو آپ کو یہ تمام ڈھانچے نظر آئیں گے اور آپ کو مخصوص جانوروں یا پودوں کو دیکھنے میں مشکل پیش آئے گی۔ فرض کریں کہ آپ جنگل میں صرف بلیو بیری کی جھاڑیوں کو دیکھنے میں دلچسپی رکھتے ہیں۔ ایسا کرنے کے لیے، آپ فائر فلائی کو صرف بلو بیری کی جھاڑیوں کی طرف راغب ہونے کی تربیت دیتے ہیں، تاکہ جب آپ جنگل کو دیکھیں تو صرف بلیو بیری کی جھاڑیاں ہی روشن ہوں۔ آپ کہہ سکتے ہیں کہ آپ بلو بیری کی جھاڑیوں کو نشان زد کرنے کے لیے فائر فلائی استعمال کرتے ہیں تاکہ آپ جنگل میں بلو بیری کے ڈھانچے کو دیکھ سکیں۔
اس مشابہت میں، جنگل پورے نمونے کی نمائندگی کرتا ہے، بلیو بیری کی جھاڑیاں ان ڈھانچے کی نمائندگی کرتی ہیں جن کا آپ تصور کرنا چاہتے ہیں (مثلاً مخصوص خلیات یا ذیلی خلیے کے آرگنیلز)، اور فائر فلائیز فلوروسینٹ مرکبات ہیں۔ فائر فلائیز کے بغیر اکیلے مشعل کو روشن کرنا روشن فیلڈ مائکروسکوپی کے مترادف ہے۔
اگلا مرحلہ فلوروسینٹ مرکبات (جسے فلوروفورس بھی کہا جاتا ہے) کے بنیادی کام کو سمجھنا ہے۔ فلوروفورس دراصل چھوٹی اشیاء (نانو اسکیل) ہیں جو نمونے میں مخصوص ڈھانچے کو جوڑنے کے لیے ڈیزائن کی گئی ہیں۔ وہ روشنی کی طول موج کی ایک تنگ رینج کو جذب کرتے ہیں اور روشنی کی دوسری طول موج کو دوبارہ خارج کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک فلوروفور نیلی روشنی کو جذب کر سکتا ہے (یعنی فلوروفور نیلی روشنی سے پرجوش ہوتا ہے) اور پھر سبز روشنی کو دوبارہ خارج کر سکتا ہے۔ یہ عام طور پر حوصلہ افزائی اور اخراج سپیکٹرا (اوپر) کے ذریعہ خلاصہ کیا جاتا ہے۔ یہ خاکے فلوروفور کے ذریعے جذب ہونے والی روشنی کی طول موج اور فلوروفور کے ذریعے خارج ہونے والی روشنی کی طول موج کو دکھاتے ہیں۔
خوردبین کا ڈیزائن عام روشن فیلڈ خوردبین سے بہت ملتا جلتا ہے، جس میں دو اہم فرق ہیں۔ سب سے پہلے، نمونے کو روشن کرنے والی روشنی اس طول موج پر ہونی چاہیے جو فلوروفور کو اکساتی ہے (اوپر کی مثال کے طور پر، روشنی نیلی ہے)۔ دوم، خوردبین کو صرف نیلی روشنی کو روکتے ہوئے خارج ہونے والی روشنی (سبز روشنی) کو جمع کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ نیلی روشنی ہر جگہ ہے، لیکن سبز روشنی صرف نمونے میں مخصوص ڈھانچے سے آتی ہے۔ نیلی روشنی کو روکنے کے لیے، خوردبین میں عام طور پر ایسی چیز ہوتی ہے جسے لانگ پاس فلٹر کہتے ہیں جو سبز روشنی کو نیلی روشنی کے بغیر گزرنے دیتا ہے۔ ہر لانگ پاس فلٹر کی ایک کٹ آف طول موج ہوتی ہے۔ اگر روشنی کی طول موج کٹ آف طول موج سے لمبی ہے تو یہ فلٹر سے گزر سکتی ہے۔ اس لیے نام، "لمبا گزر"۔ چھوٹی طول موجیں مسدود ہیں۔
مرحلہ 2: آپٹیکل آپٹکس کے ساتھ خوردبین کی ماڈلنگ
یہ خوردبین ڈیزائن کے بنیادی اصولوں کا ایک اضافی قدم ہے۔ فلوروسینس مائیکروسکوپ بنانے کی ضرورت نہیں ہے، لہذا اگر آپ آپٹکس میں دلچسپی نہیں لینا چاہتے ہیں تو آپ اسے چھوڑ سکتے ہیں۔
روشن فیلڈ اور فلوروسینس خوردبین دونوں کو رے آپٹکس کا استعمال کرتے ہوئے ماڈل بنایا جا سکتا ہے۔ رے آپٹکس کی بنیادی بنیاد یہ ہے کہ روشنی روشنی کے منبع سے دور جانے والی روشنی کی طرح برتاؤ کرتی ہے۔ جب آپ کسی کمرے کے ارد گرد دیکھتے ہیں، تو آپ کو کھڑکی کے باہر یا روشنی کے بلب سے سورج کی روشنی نظر آتی ہے۔ اس کے بعد روشنی کو کمرے میں موجود اشیاء سے جذب یا منعکس کیا جاتا ہے۔ کچھ منعکس روشنی اس کو آپ کی آنکھوں کی طرف لے جانے کا سبب بنتی ہے۔ اگر آبجیکٹ روشن ہے، تو آپ تصور کر سکتے ہیں کہ آبجیکٹ پر ہر نقطہ ہر سمت (اوپر) میں روشنی خارج کرتا ہے۔ لینس، ہماری آنکھوں کے لینس کی طرح، روشنی کو ایک نقطہ پر مرکوز کرتا ہے تاکہ ہم چیز کو دیکھ سکیں۔ لینس کے بغیر، روشنی باہر کی طرف سفر کرتی رہتی ہے اور تصویر نہیں بناتی۔
تو ہم آپٹیکل سسٹم کیسے بناتے ہیں جو چھوٹی اشیاء کو بڑھاتا ہے؟ ڈیزائن کو سمجھنے کے لیے، آپ کو واقعی صرف دو مساواتوں کو جاننے کی ضرورت ہے: پتلی لینس امیجنگ اور میگنیفیکیشن مساوات:
1٪2ff ٪7b٪7b1٪7d٪7d٪2fsi ٪7b٪7b2٪7d٪7d٪2fso
M ٪7b٪7b0٪7d٪7dsi٪2fso
f عینک کی فوکل لمبائی ہے۔ ایک چھوٹی فوکل لمبائی کا مطلب ہے کہ لینس میں زیادہ فوکس کرنے کی طاقت ہے۔
آبجیکٹ کے فاصلے کے لیے بھی ایسا ہی ہے۔ عینک اور چیز کے درمیان فاصلہ (مثلاً ایک درخت)۔
si تصویر کا فاصلہ ہے۔ لینس کے درمیان فاصلہ اور جہاں تصویر بنتی ہے۔
M اضافہ ہے؛ آبجیکٹ کے نسبت تصویر کتنی بڑی ہے۔ خوردبین کے لیے، ہم اضافہ کرنا چاہتے ہیں۔
پتلی لینس کی مساوات پر مکمل سبق کے لیے، خان اکیڈمیا کی یہ ویڈیو دیکھیں۔ اوپر دیے گئے GIF میں، آپ دیکھ سکتے ہیں کہ شے کے لینس کے قریب جانے سے تصویر کا فاصلہ بڑھ جاتا ہے، جس سے میگنیفیکیشن بڑھ جاتی ہے۔ دو تیروں والی عمودی لکیر عینک کی نشاندہی کرتی ہے۔
