માઇક્રોસ્કોપ

માઇક્રોસ્કોપ : અતિસૂક્ષ્મ વસ્તુ(નમૂના)ને વિવર્ધિત કરી જોવા માટેનું ઉપકરણ. તેના વડે સૂક્ષ્મ વસ્તુનું મોટું પ્રતિબિંબ મેળવી શકાય છે. માઇક્રોસ્કોપ વડે જોવાની વસ્તુને સામાન્યત: ‘નમૂનો’ કહેવામાં આવે છે.

માઇક્રોસ્કોપ વિજ્ઞાન-ક્ષેત્રે અતિ મહત્વનું ઉપકરણ છે. તેના વડે જ રોગનાં જંતુઓનું નિરીક્ષણ શક્ય બન્યું. નરી આંખે ન જોઈ શકાતા જીવાણુઓનું રહસ્ય માઇક્રોસ્કોપે છતું કર્યું. તબીબી અને વિજ્ઞાન-ક્ષેત્રે બૅક્ટેરિયા અને લોહીના કોષોના નિરીક્ષણ માટે માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ ઉપકારક નીવડ્યો છે. જીવવિજ્ઞાનના અભ્યાસીઓ માઇક્રોસ્કોપ વડે લીલ (alage), આદિ જંતુઓ (protozoan) અને એક-કોષી વનસ્પતિ તથા સજીવોના અભ્યાસ કરે છે. ધાતુઓમાં સ્ફટિકમય રચના તેના વડે જોઈ શકાય છે. ધાતુઓની સંરચનામાં રહેલી ક્ષતિઓ કે પડેલી તિરાડોની પરખ માટે માઇક્રોસ્કોપ મહત્વની કામગીરી બજાવે છે, જેને કારણે સંભવત: અકસ્માતો અટકાવી શકાય છે.

માઇક્રોસ્કોપના ત્રણ પ્રકાર છે : (1) પ્રકાશીય (optical), (2) ઇલેક્ટ્રૉન અને (3) આયન માઇક્રોસ્કોપ.

માઇક્રોસ્કોપનું કાર્ય : પ્રકાશીય માઇક્રોસ્કોપમાં વસ્તુ અને નેત્રકાચ મુખ્ય હોય છે. આ કાચ (લેન્સ) પ્રકાશિત નમૂનામાંથી નીકળતાં પ્રકાશનાં કિરણોને યોગ્ય રીતે વાંકાં વાળે છે. વાંકાં વળેલાં કિરણો નમૂનાનું વિવર્ધિત પ્રતિબિંબ રચે છે. આવર્ધક (magnifying) કાચ એ સાદામાં સાદો માઇક્રોસ્કોપ છે. સારો એવો આવર્ધક કાચ 10થી 20ગણું મોટું પ્રતિબિંબ રચે છે. આવા કાચ વડે આથી વધારે વિવર્ધન શક્ય નથી; કારણ કે, તેમ કરવા જતાં પ્રતિબિંબ એકદમ ધૂંધળું મળે છે. વિવર્ધનને X (એક્સ) સંજ્ઞા વડે દર્શાવવામાં આવે છે. 20X એટલે પ્રતિબિંબ વસ્તુ કરતાં 20ગણું વધારે મોટું. વિવર્ધનને વ્યાસ (diameter) એકમ વડે દર્શાવાય છે : 20X વિવર્ધન એટલે પ્રતિબિંબ વસ્તુના વ્યાસથી 20ગણું વધારે.

વધુ વિવર્ધન માટે સંયુક્ત (compound) માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરવો પડે છે. આવા ઉપકરણને બે લેન્સ હોય છે : (1) વસ્તુકાચ (objective) અને (2) નેત્રકાચ (eyepiece). વસ્તુકાચ સાદા આવર્તક કાચની જેમ જ વસ્તુના પ્રતિબિંબનું વિવર્ધન કરે છે. કેટલાક માઇક્રોસ્કોપ ત્રણ પ્રમાણભૂત વસ્તુકાચ ધરાવે છે, જે 4X, 10X અને 40X જેટલું વિવર્ધન કરે છે, જ્યારે 10Xવાળા વસ્તુકાચનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે ત્યારે સંયુક્ત માઇક્રોસ્કોપ નમૂનાનું 40X, 100X, 400X જેટલું વિવર્ધન કરે છે. કેટલાક માઇક્રોસ્કોપમાં ઝૂમ (zoom) વસ્તુકાચની જોગવાઈ હોય છે. ઝૂમ વસ્તુકાચ એટલે ફોકસ (કેન્દ્ર) બદલીને દૂરથી એકદમ નજીકની છબી પાડવા માટેનો લેન્સ (કાચ). આ ઝૂમ વસ્તુકાચ નમૂનાનું સરળતાથી 100Xથી 500X સુધી વિવર્ધન કરે છે.

માઇક્રોસ્કોપ મોટું પ્રતિબિંબ રચે તે સાથે પ્રતિબિંબ સ્પષ્ટ મળે તે પણ અનિવાર્ય છે. કોઈ પણ માઇક્રોસ્કોપની સ્પષ્ટ પ્રતિબિંબ રચવાની ક્ષમતાને વિભેદનશક્તિ (resolving power) કહે છે. પ્રકાશીય માઇક્રોસ્કોપ પ્રકાશની તરંગલંબાઈ કરતાં મોટા એવા પદાર્થનું વિભેદન કરી શકે છે. ગમે તેવો ઉત્તમ પ્રકાશીય માઇક્રોસ્કોપ પણ 0.0002 મિલિમીટરથી નજીકના પદાર્થનું વિભેદન કરી શકતો નથી. તેના કારણે પરમાણુ, અણુ, વિષાણુ જેવા અતિસૂક્ષ્મ પદાર્થોને પ્રકાશીય માઇક્રોસ્કોપ વડે જોઈ શકાતા નથી.

માઇક્રોસ્કોપનાં અંગો : શિક્ષણાર્થે વપરાતા માઇક્રોસ્કોપના મુખ્ય ત્રણ ભાગ હોય છે : (1) પાદ (foot), (2) નલિકા (tube) અને (3) દેહ (body).

પાદ ઉપર સમગ્ર ઉપકરણ રાખવામાં આવે છે. નલિકામાં લેન્સ હોય છે અને દેહ એ ઊભો ટેકો છે, જે નલિકાને પકડી રાખે છે. દેહને નમાવી (tilt) શકાય તેવી વ્યવસ્થા હોય છે. તેના છેડે અરીસો હોય છે. વસ્તુને અરીસા સાથેના ચરણ (stage) ઉપર ગોઠવવામાં આવે છે. ચરણ ઉપર રાખેલા છિદ્રમાંથી નીકળતા પ્રકાશને અરીસો પરાવર્તિત કરી વસ્તુને પ્રકાશિત કરે છે. દેહના ઉપરના ભાગમાં પટ્ટી (slide) હોય છે, જેને સ્થૂળ સમાયોજન-દટ્ટા (coarse adjustment knob) વડે ઉપર-નીચે કરી શકાય છે. આ રીતે માઇક્રોસ્કોપને કેન્દ્રિત કરી શકાય છે. કેટલાક માઇક્રોસ્કોપમાં સૂક્ષ્મ (fine) સમાયોજન-દટ્ટાની પણ વ્યવસ્થા હોય છે, જેના વડે ચોકસાઈપૂર્વક માઇક્રોસ્કોપને કેન્દ્રિત કરી શકાય છે. નળીના ઉપરના છેડે નેત્રકાચ અને નીચેના છેડે વસ્તુકાચ હોય છે.

માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ : માઇક્રોસ્કોપ કીમતી ઉપકરણ છે અને તેને સહેલાઈથી નુકસાન થતું હોય છે. આથી તેનો સાવચેતીપૂર્વક ઉપયોગ કરવો જોઈએ.

ઉપયોગમાં લેતા પહેલાં નોઝપીસ(nosepiece)ને એવી રીતે ફેરવવો જોઈએ કે જેથી વસ્તુકાચ તેની નિમ્ન ક્ષમતા સાથે દર્શન-સ્થાને હોય. ચરણના છિદ્ર ઉપર લેન્સ આવે તે રીતે સ્થૂળ સમાયોજના-દટ્ટા વડે નલિકાને નીચે ઉતારવામાં આવે છે. ત્યારબાદ નેત્રકાચમાંથી જોઈને અરીસાને એવી રીતે ગોઠવવામાં આવે છે કે જેથી નેત્રકાચમાં પ્રકાશનું ચકચકિત વર્તુળ દેખાય. આ રીતે માઇક્રોસ્કોપ ઉપયોગ માટે તૈયાર થાય છે.

માઇક્રોસ્કોપ વડે જોવામાં આવતા નમૂના પારદર્શક હોવા જરૂરી છે; જેથી પ્રકાશ તેની આરપાર પસાર થઈ શકે. જે પદાર્થને જોવાનો હોય તેને કાચની પટ્ટી ઉપર રાખવામાં આવે છે. પટ્ટીને જોવા માટે નમૂનાને ચરણ ઉપર છિદ્ર સામે મૂકવામાં આવે છે. ચરણ ઉપરની ક્લિપ વડે પટ્ટીને પકડી રાખવામાં આવે છે. નેત્રકાચમાંથી જોઈને સ્થૂળ સમાયોજન-દટ્ટા વડે લેન્સને ઉપર ખસેડવામાં આવે છે, જેથી નમૂનો કેન્દ્રમાં આવે. નમૂનો કેન્દ્રમાં આવી જાય તે પછી નોઝપીસને ઉચ્ચ ક્ષમતાવાળા વસ્તુકાચ તરફ ફેરવવામાં આવે છે. જરૂર પડે તો સૂક્ષ્મ સમાયોજન-દટ્ટાનો ઉપયોગ કરાય છે. ઝૂમ લેન્સને ફેરવીને ઝૂમ માઇક્રોસ્કોપને ઉચ્ચ ક્ષમતામાં ફેરવી શકાય છે.

વધુ વિવર્ધન માટે અદ્યતન માઇક્રોસ્કોપમાં વધારાના વધુ શક્તિશાળી લેન્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. કેટલાક 100Xવાળા વસ્તુકાચ કુલ 2,000X જેટલું વિવર્ધન આપે છે. સામાન્ય પ્રકાશનો ઉપયોગ કરતાં વિવર્ધનની આ મર્યાદા જોવા મળે છે; પણ કેટલાક પ્રકાશીય માઇક્રોસ્કોપમાં પારજાંબલી (ultra violet) પ્રકાશનો ઉપયોગ કરવાથી 3,000X જેટલું વિવર્ધન મળે છે. કેટલાક ઉચ્ચ ક્ષમતાવાળા માઇક્રોસ્કોપમાં તેલ-નિમજ્જન(oil immersion) વસ્તુકાચનો ઉપયોગ થાય છે.

સંશોધન-ક્ષેત્રે કેટલાંક માઇક્રોસ્કોપમાં બાયનૉક્યુલર અને ટ્રાયનૉક્યુલર ટ્યૂબ રાખવામાં આવે છે, જે કિરણાવલીનું અનુક્રમે બે કે ત્રણમાં વિભાજન કરે છે. સ્ટીરિયૉસ્કોપ માઇક્રોસ્કોપ નમૂનાનું ત્રિપારિમાણિક ર્દશ્ય રચે છે. સૂક્ષ્મ સજીવોના અભ્યાસ માટે સંશોધકો ફેઝે કૉન્ટ્રાસ્ટ અને ડાર્ક-ફીલ્ડ માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરે છે. સ્કૅનિંગ પ્રકાશીય માઇક્રોસ્કોપમાં લેઝરનો ઉપયોગ કરતાં તે નમૂનાના જરૂરી વિસ્તારને પ્રકાશિત કરે છે.

માઇક્રોસ્કોપનો ઇતિહાસ : 3,000 વર્ષ પહેલાં કોતરકામ કરનારા કાચના ગોળામાં પાણી ભરીને તેનો માઇક્રોસ્કોપ તરીકે ઉપયોગ કરતા હતા. રોમનોએ ખડકના સ્ફટિકમાંથી માઇક્રોસ્કોપ બનાવ્યાના હેવાલ છે. અત્યારે જે કાચ વપરાય છે તે ઈ. સ. 1200 સુધી ન હતા. ચશ્માં બનાવનાર ડચ ઝેડ. જેન્સિને સંયુક્ત માઇક્રોસ્કોપનો સિદ્ધાંત રજૂ કર્યો. 1650ની આસપાસ ડચ વિજ્ઞાની ઍન્ટોન વાન લ્યૂવેનહૉકે 270X જેટલું વિવર્ધન કરે તેવા લેન્સ તૈયાર કર્યા. તેણે એવો સાદો માઇક્રોસ્કોપ બનાવ્યો, જે તેના સમયના સંયુક્ત માઇક્રોસ્કોપ કરતાં વધુ શક્તિશાળી હતો. 1800 સુધીમાં માઇક્રોસ્કોપની ક્ષમતા વધારવા માટે ફેરફારો થતા રહ્યા. જેમ જેમ કાચ બનાવવાની પદ્ધતિઓમાં વિકાસ થતો ગયો તેમ તેમ વધુ સ્પષ્ટ પ્રતિબિંબ મળતાં થયાં. જર્મન વિજ્ઞાનીઓએ સૌપ્રથમ વાર 1931માં ઇલેક્ટ્રૉન માઇક્રોસ્કોપની રચના કરી. પ્રકાશની કિરણાવલીને બદલે ઇલેક્ટ્રૉનની કિરણાવલીનો ઉપયોગ કરવાથી વસ્તુના પ્રતિબિંબનું ઘણું વધારે વિવર્ધન મળે છે. ઇલેક્ટ્રૉન માઇક્રોસ્કોપથી બે હેતુઓ પાર પડે છે. અતિસૂક્ષ્મ નમૂનાઓ, જેનાં પ્રતિબિંબ પ્રકાશીય માઇક્રોસ્કોપ વડે મળે છે (જે તે ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ વડે પણ મળે છે) તથા ઇલેક્ટ્રૉનનું ઉત્સર્જન કરતા પદાર્થની સપાટીનો અભ્યાસ થાય છે. ઇલેક્ટ્રૉન માઇક્રોસ્કોપથી જીવ, રસાયણ અને ધાતુવિજ્ઞાનના અભ્યાસ અને સંશોધનમાં ક્રાંતિ સર્જાઈ. સ્કૅનિંગ-ઇલેક્ટ્રૉન માઇક્રોસ્કોપથી ગન પદાર્થોની સપાટીનો અભ્યાસ સરળ બન્યો. વિવિધ ઉત્સર્જન તથા સંચારણ ઇલેક્ટ્રૉન માઇક્રોસ્કોપ વડે સંશોધન અર્થપૂર્ણ થતું જાય છે.

આયન-માઇક્રોસ્કોપ, જેને ફિલ્ડ આયન-માઇક્રોસ્કોપ પણ કહે છે, તેનાથી 20 લાખગણું વિવર્ધન મળે છે. સ્ફટિકરચના તૈયાર કરતી ધાતુઓમાં પરમાણુઓની ગોઠવણીનો પણ અભ્યાસ આ માઇક્રોસ્કોપ વડે થાય છે.

પ્રહલાદ છ. પટેલ