कम लागत वाली प्रतिदीप्ति और उज्ज्वल क्षेत्र माइक्रोस्कोप डिजाइन
इस गाइड में, मैं प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी के बुनियादी सिद्धांतों की समीक्षा करूंगा और तीन अलग-अलग कम लागत वाले प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोप का निर्माण कैसे करूं। इन प्रणालियों की लागत आमतौर पर हजारों डॉलर होती है, लेकिन हाल के प्रयासों ने इन्हें प्राप्त करना आसान बना दिया है। मैं यहां जो डिज़ाइन पेश कर रहा हूं वह स्मार्टफोन, डीएसएलआर और यूएसबी माइक्रोस्कोप का उपयोग करता है। इन सभी डिज़ाइनों का उपयोग खुले क्षेत्र के सूक्ष्मदर्शी के रूप में भी किया जा सकता है।
चरण 1: प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी का अवलोकन
प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी की बुनियादी अवधारणाओं को समझने के लिए, घने जंगलों, पेड़ों, जानवरों, झाड़ियों और अन्य जंगलों की कल्पना करें जो रात में जंगल में रहते हैं। यदि आप जंगल में टॉर्च जलाएं, तो आपको ये सभी संरचनाएं दिखाई देंगी और विशिष्ट जानवरों या पौधों की कल्पना करना कठिन है। मान लीजिए कि आप केवल जंगल में ब्लूबेरी की झाड़ियाँ देखने में रुचि रखते हैं। इसे प्राप्त करने के लिए, आपको जुगनुओं को केवल ब्लूबेरी झाड़ियों से आकर्षित होने के लिए प्रशिक्षित करने की आवश्यकता है, ताकि जब आप जंगल को देखें, तो केवल ब्लूबेरी झाड़ियाँ ही चमकें। आप कह सकते हैं कि आपने ब्लूबेरी की झाड़ियों को जुगनू से चिह्नित किया है, ताकि आप जंगल में ब्लूबेरी संरचनाओं को देख सकें।
इस सादृश्य में, जंगल पूरे नमूने का प्रतिनिधित्व करता है, ब्लूबेरी झाड़ी उस संरचना का प्रतिनिधित्व करती है जिसे आप कल्पना करना चाहते हैं (जैसे कि विशिष्ट कोशिकाएं या उपकोशिकीय अंग), और जुगनू फ्लोरोसेंट यौगिक हैं। जुगनू के बिना अकेले टॉर्च की शूटिंग की स्थिति एक उज्ज्वल क्षेत्र माइक्रोस्कोप के समान है।
अगला कदम फ्लोरोसेंट यौगिकों (जिन्हें फ्लोरोफोरस के रूप में भी जाना जाता है) के बुनियादी कार्यों को समझना है। फ्लोरोसेंट क्लस्टर वास्तव में छोटी वस्तुएं (नैनोस्केल) हैं जिन्हें नमूने में विशिष्ट संरचनाओं को जोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। वे तरंग दैर्ध्य की एक संकीर्ण सीमा के प्रकाश को अवशोषित करते हैं और अन्य तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को पुनः उत्सर्जित करते हैं। उदाहरण के लिए, एक फ्लोरोसेंट समूह नीली रोशनी को अवशोषित कर सकता है (यानी फ्लोरोसेंट समूह नीली रोशनी से उत्तेजित होता है) और फिर हरी रोशनी उत्सर्जित कर सकता है। आमतौर पर, इसे उत्तेजना और उत्सर्जन स्पेक्ट्रा के माध्यम से संक्षेपित किया जाता है (जैसा कि ऊपर चित्र में दिखाया गया है)। ये चार्ट फ्लोरोफोर द्वारा अवशोषित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और फ्लोरोफोर द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य दिखाते हैं।
माइक्रोस्कोप का डिज़ाइन एक नियमित खुले क्षेत्र के माइक्रोस्कोप के समान है, जिसमें दो मुख्य अंतर हैं। सबसे पहले, नमूने को रोशन करने वाला प्रकाश उत्तेजित फ्लोरोसेंट समूह की तरंग दैर्ध्य पर होना चाहिए (ऊपर के उदाहरण के लिए, प्रकाश नीला है)। दूसरे, माइक्रोस्कोप को नीली रोशनी को रोकते हुए केवल उत्सर्जित प्रकाश (हरी रोशनी) एकत्र करने की आवश्यकता होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि नीली रोशनी हर जगह होती है, लेकिन हरी रोशनी केवल नमूने में विशिष्ट संरचनाओं से आती है। नीली रोशनी को अवरुद्ध करने के लिए, सूक्ष्मदर्शी में आमतौर पर एक लॉन्ग पास फिल्टर होता है जो हरी रोशनी को नीली रोशनी के बिना गुजरने की अनुमति देता है। प्रत्येक लॉन्ग पास फिल्टर में एक कटऑफ तरंग दैर्ध्य होता है। यदि प्रकाश की तरंग दैर्ध्य कटऑफ तरंग दैर्ध्य से अधिक है, तो यह एक फिल्टर से गुजर सकता है। इसलिए, इसका नाम "लंबी दूरी का पास" है। छोटी तरंगदैर्ध्य अवरुद्ध हो जाती हैं।
चरण 2: ऑप्टिकल ऑप्टिक्स का उपयोग करके माइक्रोस्कोप की मॉडलिंग करना
माइक्रोस्कोप के मूल सिद्धांत को डिजाइन करने में यह एक अतिरिक्त कदम है। प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोप बनाने की कोई आवश्यकता नहीं है, इसलिए यदि आप प्रकाशिकी में गहराई से नहीं जाना चाहते हैं, तो आप इसे छोड़ सकते हैं।
उज्ज्वल क्षेत्र और प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी दोनों को किरण ऑप्टिकल उपकरणों का उपयोग करके मॉडल किया जा सकता है। किरण प्रकाशिकी का मूल आधार यह है कि प्रकाश का व्यवहार प्रकाश स्रोत से दूर फैलने वाले प्रकाश के समान होता है। जब आप कमरे के चारों ओर देखेंगे, तो आपको खिड़की के बाहर सूरज की रोशनी या प्रकाश बल्ब द्वारा लाई गई रोशनी दिखाई देगी। फिर प्रकाश कमरे में वस्तुओं द्वारा अवशोषित या परावर्तित होता है। कुछ परावर्तित प्रकाश इसे आपकी आंखों के सामने कर देगा। यदि कोई वस्तु प्रकाशित है, तो आप कल्पना कर सकते हैं कि वस्तु पर प्रत्येक बिंदु सभी दिशाओं में प्रकाश उत्सर्जित कर रहा है (जैसा कि उपरोक्त छवि में दिखाया गया है)। लेंस, हमारी आंखों के लेंस की तरह, प्रकाश को एक बिंदु पर केंद्रित करता है ताकि हम वस्तु को देख सकें। लेंस के बिना, प्रकाश बाहर की ओर फैलता रहता है और छवि नहीं बनाता है।
