સૂક્ષ્મદર્શક (microscope)

સૂક્ષ્મદર્શક (microscope) : ઘણી સૂક્ષ્મ અને નરી આંખે સુસ્પષ્ટ રીતે ન દેખાતી વસ્તુને મોટી કરીને દેખાડનાર સંયોજિકા (device). આ પ્રક્રિયાને સૂક્ષ્મનિરીક્ષા (microscopy) કહે છે. સૂક્ષ્મદર્શકમાંના વિપુલદર્શક (magnifying) દૃગ-કાચોની મદદથી નાની સંરચનાઓ (structures) અને વિગતોને જોઈ શકાય છે. સૂક્ષ્મદર્શક જે મોટું કરેલું દૃશ્ય (image) દર્શાવે છે તેને જોઈ શકાય છે, તેની તસવીર પણ લઈ શકાય છે તથા પ્રકાશકોષિકા (photocells) કે અન્ય સંયોજિકાઓ વડે ઝીલીને તેનું ચિત્રણ પણ મેળવી શકાય છે. સૂક્ષ્મ પદાર્થને મોટો કરીને બતાવવા માટે મુખ્યત્વે 2 પ્રકારનાં સૂક્ષ્મદર્શકો વપરાય છે : (1) પ્રકાશકીય સૂક્ષ્મદર્શકો (optical microscopes), જેમાં એક કે વધુ ગ-કાચો વપરાય છે; જ્યારે (2) વીજાણુ (વીજકણ) સૂક્ષ્મદર્શક (electron microscope) કે જેમાં વીજાણુકીય – કે વીજકણીય (electronic) કે અન્ય પદ્ધતિ વડે પદાર્થનું મોટું સ્વરૂપ દર્શાવાય છે. હાલ પ્રકાશ અને વીજાણુ અથવા વીજકણ (electron) ઉપરાંત ઍક્સ-રે અને અન્ય વિકિરણોનો પણ ઉપયોગ થાય છે.

ઇતિહાસ : પુરાતન કાળથી વક્રસપાટીવાળા કાચ વડે વસ્તુ મોટી દેખાય છે તેની ખબર હતી. તેથી 13મા સૈકાથી આંખનાં ચશ્માં તરીકે તેનો ઉપયોગ થતો હતો. ચશ્માં બનાવનાર ડચ ઝેએરિઓસ જેન્સને સન 1590માં સૂક્ષ્મદર્શકની શોધ કરી અને 1610માં ગેલિલિયોએ પોતાની શોધની જાહેરાત કરી હતી. ઍન્ટૉની વાન લિવન હૂકે (1674) એક દૃગ-કાચવાળા અને રૉબર્ટ હૂકે (1635) 2 દૃગ-કાચવાળાં સૂક્ષ્મદર્શકો વડે કોષો અને જીવાણુઓના અભ્યાસો કર્યા. સન 1932માં વીજાણુ (વીજકણ) સૂક્ષ્મદર્શક શોધાયો.

(1) પ્રકાશકીય સૂક્ષ્મદર્શકો : તે વિવિધ પ્રકારનાં હોય છે; જેમ કે, સાદો સૂક્ષ્મદર્શક (simple microscope), એકાધિક દૃગ-કાચવાળો સૂક્ષ્મદર્શક (compound microscope) વગેરે. હાથમાં રાખવાનો વિપુલદર્શક દૃગ-કાચ સાદો સૂક્ષ્મદર્શક છે. આવો દૃગ-કાચ દ્વિબહિર્ગોળ (biconvex) એટલે કે બંને બાજુથી ઊપસેલો અથવા બહિર્ગોળ અથવા એક બાજુ સપાટ અને બીજી બાજુ બહિર્ગોળ એવો સરલ-બહિર્ગોળ (planoconvex) હોય છે.

એકાધિક દૃગ-કાચવાળો સૂક્ષ્મદર્શક (compound microscope) સામાન્ય રીતે એક ઊભી ઘોડી અથવા સ્થાપિકા (stand) પર ઉપર-નીચે ખસી શકે તેવી નળીવાળો હોય છે. આ નળીના બે છેડે એક એક દૃગ-કાચ હોય છે, જે આંખની નજીકનો હોય તેને નેત્રીય દૃગ-કાચ (eye-piece) અને પદાર્થની નજીક હોય તેને પદાર્થલક્ષી દૃગ-કાચ (objective lens) કહે છે. સ્થાપિકા પર નળી તથા તેમાંના ગ-કાચોને ઉપર-નીચે ખસેડીને દૃશ્ય સુસ્પષ્ટ થાય તેવી રીતે ગોઠવવા માટે ગોળ ફરતા દટ્ટા હોય છે. સ્થાપિકાના નીચલે છેડે પ્રકાશનું સ્રોતમૂળ (દા.ત., વિદ્યુત દીવો) અથવા અરીસો હોય છે, જે બહારથી આવતા પ્રકાશનાં કિરણોને પદાર્થ તરફ વાળે છે. પદાર્થલક્ષી દૃગ-કાચની નીચે સ્થાપિકા પર એક આડી લઘુપીઠિકા (stage) હોય છે; જેમાં વચ્ચે કાણું હોય છે. તેના પર જે પદાર્થની વિગતો કે સૂક્ષ્મ સંરચનાનું સૂક્ષ્મ નિરીક્ષણ (સૂક્ષ્મ નિરીક્ષા) કરવાનું હોય તેને કાચની પાતળી સરકપટ્ટી (slide) પર પાથરીને મૂકી શકાય છે. નીચેના દીવા કે અરીસામાંથી વચલા કાણામાં થઈને પ્રકાશ આવે છે. લઘુપીઠિકા પર કાચની સરકપટ્ટીને ખસેડીને જે તે પદાર્થને દૃશ્યક્ષેત્રમાં લાવવામાં આવે છે. ક્યારેક સરકપીઠિકા (sliding stage) પણ હોય છે. લઘુપીઠિકાની નીચે એક પ્રકાશપટલ (diaphragm) હોય છે. તે એક પ્રકારનો ગોળ પડદો હોય છે, જે પ્રકાશના પુંજને નાનો-મોટો કરીને નિરીક્ષણ માટેના પદાર્થ પર પૂરતો પ્રકાશ પાડે છે. ક્યારેક સૂક્ષ્મ દ્રવ્યોના વધુ નિરીક્ષણ માટે વધુ પ્રકાશની જરૂર પડે છે. તે માટે લઘુપીઠિકાની નીચે સંઘનક (condensor) નામની સંયોજિકા પણ હોય છે. જરૂરિયાત પ્રમાણે અન્ય પ્રયુક્તિઓ પણ જોડવામાં આવે છે, જેમ કે પ્રદીપ્તન સૂક્ષ્મદર્શક (fluorescence microscope), આંતરવિઘ્ન (interference) સૂક્ષ્મદર્શક વગેરે. પારજાંબલી કિરણોના ઉપયોગવાળા સૂક્ષ્મદર્શકના દૃશ્યને ટેલિવિઝનના દૃશ્યપટલ (monitor) પર જોઈ શકાય છે.

વિવિધ પ્રકારનાં સૂક્ષ્મદર્શકો : (1) સંયુક્ત અથવા એકાધિક દૃગ-કાચવાળા સૂક્ષ્મદર્શકમાં થતું દૃશ્યનું વિપુલીકરણ, (2) સંયુક્ત અથવા એકાધિક દૃગ-કાચવાળો સૂક્ષ્મદર્શક, (3) સંયુક્ત સૂક્ષ્મદર્શકનું રેખાચિત્ર, (4, 6, 7, 8) વિવિધ પ્રકારના જુદા જુદા સમયે વિકસાવેલા સૂક્ષ્મદર્શકો, (5) વીજકણ સૂક્ષ્મદર્શક

વિપુલદર્શિતા (magnification) : સૂક્ષ્મદર્શક વડે પદાર્થને મોટો દર્શાવવામાં આવે છે. તેની વિપુલદર્શિતા ગણી કાઢવા, પદાર્થ કેટલા ગણો મોટો થયો છે તે જાણવા, તેનો વ્યાસ કેટલા ગણો મોટો થયો છે તે જોવાય છે. જો તે વસ્તુને 5 ગણી મોટી દર્શાવે તો તેની વિપુલદર્શિતા 5 વ્યાસ (5 diameter) જેટલી એટલે કે 5x ગણાય છે. એકાધિક ગ-કાચીય સૂક્ષ્મદર્શકમાં પદાર્થીય દૃગ-કાચ ઊંધું, સાચું (real) અને સુસ્પષ્ટ પ્રતિબિંબ દર્શાવે છે, જેને નેત્રીય દૃગ-કાચ આભાસી (virtual) પણ સુસ્પષ્ટ પ્રતિબિંબરૂપે વધુ મોટું કરીને દર્શાવે છે. આવા સૂક્ષ્મદર્શકની વિપુલદર્શિતા પદાર્થીય દૃગ-કાચ અને નેત્રીય દૃગ-કાચની વિપુલદર્શિતાના ગુણાકાર જેટલી હોય છે. પ્રકાશીય સૂક્ષ્મદર્શકોનું સુસ્પષ્ટીકરણ (resolution) પ્રકાશની તરંગલંબાઈને કારણે સીમિત રહે છે.

વીજાણુ અથવા વીજકણ સૂક્ષ્મદર્શક (electron microscope) : તે પ્રકાશની પ્રદીપ્તનશીલતા કે દૃગ-કાચોની વિપુલદર્શિતાની મર્યાદા કરતાં વધારે ઝીણવટથી સૂક્ષ્મ વસ્તુઓને મોટી દર્શાવે છે. તેમાં પ્રકાશનાં કિરણોને બદલે ચુંબકીય ક્ષેત્ર વડે નિયંત્રિત વીજાણુના પ્રવાહનો ઉપયોગ કરાય છે. તેનાથી ઉદભવતા દૃશ્યને પ્રદીપ્ત-પટલ (fluorescent screen) પર કે તસવીરના રૂપે જોઈ શકાય છે. તે સન 1932માં જર્મનીમાં શોધાયો હતો. સન 1966માં વીક્ષણીય (scanning) વીજાણુ (વીજકણ) સૂક્ષ્મદર્શક બન્યો.

વીજાણુ (વીજકણ) સૂક્ષ્મદર્શકો 2 પ્રકારનાં હોય છે – (1) પારવહન-(transmission)યુક્ત અને (2) વીક્ષણન(scanning)યુક્ત. પારવહની વીજાણુ સૂક્ષ્મદર્શકો(transmission electron microscope, TEM)માં થોડાક અણુઓ જેટલી પાતળી પદાર્થની પટ્ટીમાંથી વીજકણો પસાર થાય છે. કેટલાક વીજકણો પસાર થઈ શકતા નથી અથવા મુશ્કેલીથી પસાર થાય છે. સામે છેડે સંસૂચક(detector)ની સંયોજિકા હોય છે. તેની મદદથી વિપુલ સ્વરૂપી દૃશ્ય મેળવી શકાય છે. વીક્ષણન વીજાણુ સૂક્ષ્મદર્શક(scanning electron microscope, SEM)માં પદાર્થને સોનાનું આવરણ અપાય છે, જેથી વીજકણો તેની સપાટી પર અથડાઈને પાછા ફેંકાય છે. સંસૂચક આ અપવર્તિત (deflected) વીજકણને ઝડપી લે છે અને તેના પરથી પદાર્થની સપાટીનું ત્રિપરિમાણી ચિત્રણ મળે છે.

સન 1982માં વીક્ષણ-વિવરીકરણ સૂક્ષ્મનિરીક્ષા(scanning tunneling microscopy, STM)ની શોધ થઈ.

વીક્ષણન-વિવરીકરણ સૂક્ષ્મદર્શક (scanning tunneling microscope, STM) : તે સન 1982માં શોધાયું. તેમાં પ્રકાશ કે વીજાણુઓનો ઉપયોગ કરાયો નથી. એક ધાતુની શીર્ષિકા(tip)ને પદાર્થની સપાટી પાસે રાખીને જ્યારે તે પરમાણુની સપાટી પાસેથી પસાર થાય ત્યારે તેનું અતિ સૂક્ષ્મ વીજવહેણ (current) માપવામાં આવે છે. જ્યારે શીર્ષિકા પરમાણુની સપાટી પાસે આવે છે ત્યારે સપાટી પરનો વીજાણુ (વીજકણ) વચ્ચેની જગ્યામાં જાણે વિવરમાંથી પસાર થતો હોય તેમ વહન કરે છે. તેને વિવરીકરણ કહે છે. જુદા જુદા પરમાણુઓની સપાટી પાસેની જુદી જુદી જગ્યા પ્રમાણે વીજવહેણ થાય છે. તેનું સંસૂચન (detection) કરાય છે. આ પ્રક્રિયા હવામાં કે શૂન્યાવકાશમાં કરી શકાય છે. જોકે પદાર્થ વીજવહનશીલ હોવો જરૂરી છે. તેની મદદથી મેળવાતા ચિત્રણનું સુસ્પષ્ટીકરણ (resolution) 1 આન્સ્ટ્રૉન્ગ (Anstrong) જેટલું સૂક્ષ્મ હોય છે.

અન્ય પ્રકારનાં સૂક્ષ્મદર્શકો : પ્રકાશ અને વીજાણુની માફક અન્ય પરિબળોની મદદથી પણ સૂક્ષ્મ નિરીક્ષા થઈ શકે છે. તેમાં અવાજના તરંગોનો ઉપયોગ કરતી ધ્વનિક સૂક્ષ્મ નિરીક્ષા (acoustic microscopy), ઍક્સ-રેનો ઉપયોગ કરતી ઍક્સ-રે સૂક્ષ્મ નિરીક્ષા, પારમાણ્વિક બળ નિરીક્ષા(atomic force microscopy)નો સમાવેશ થાય છે; પારમાણ્વિક બળની માફક ચુંબકીય બળ તથા વિદ્યુતીય બળનો પણ ઉપયોગ કરાય છે.

શિલીન નં. શુક્લ