நுண்நோக்கியியல்

நுண்நோக்கி (இலங்கை வழக்கு – நுணுக்குக்காட்டி) (Microscope) எனப்படுவது மனித வெற்றுக்கண்ணுக்குப் புலப்படாத பக்டீரியா, வைரசுகள் போன்ற சிறிய அல்லது நுணுக்கக் கூறுகளைப் பெரிதாகக் காட்டி, மனிதக் கண்களால் அவதானிக்கக் கூடியவாறு செய்ய உதவும் கருவி ஆகும். நுண்ணிய பொருட்களைப் பற்றிய அறிவியற் கல்வி நுண்நோக்கியியல் எனப்படும்.

உயிரணுக்கள் (கலங்கள்) சிக்கலான தன்மைகளையுடையவை, மிக நுண்ணிய அமைப்புக்களைக் கொண்டுள்ளவை, இத்தகைய சிறிய அமைப்பும் ஒளி ஊடுருவும் தன்மையும் அதன் நுண்ணுறுப்புகளும் உயிரணு வல்லுநர்களுக்கு அதன் அமைப்பையும், செயற்பாடுகளையும் கண்டறிய பிரச்சனைகளாக அமைந்துள்ளன. உயிரணுவின் அமைப்பு மூலக்கூறுகளின் அமைப்பு மற்றும் செயல்களைப் பற்றி அறிய பல கருவிகளும், வழிமுறைகளும் உருவாக்கப் பட்டுள்ளன.

ஒரு சராசரியான மனித உயிரணு ஒன்றின் அளவு 10 மைக்ரோ மீற்றர்கள் (μm) ஆகும். உயிரணுக்கள் அனைத்தும் 5-500μm க்கு இடைப்பட்ட விட்ட அளவினைக் கொண்டவை. ஆனால் பெரும்பாலான உயிரணுக்கள் 10-150μm அளவு விட்டத்திலேயே காணப்படுகின்றன. அனைத்துலக அலகு முறையின் (SI unit) படி நீளத்தின் அலகு பின்வருமாறு குறிக்கப்படுகின்றது:

1 மீட்டர் (m) = 1000 மில்லிமீட்டர்கள் (mm)

1 மில்லிமீட்டர் (10^-3 m) = 1000 மைக்ரோமீட்டர்கள் (μm)

1 மைக்ரோமீட்டர் (10^-6 m) = 1000 நனோமீட்டர்கள் (nm)

1 நனோமீட்டர் (10^-9 m) = 1000 பிக்கோமீட்டர்கள் (pm)

1 அங்ஸ்ட்ரொம்(Å)  =  10^-10m  =0.1 நனோமீட்டர்

நோக்கும் உபகரணங்களால் (தொலை நோக்கி, நிழற்படக் கருவி) குறிப்பிட்டவொரு தூர இடைவெளியில் (கோண தூரம்) இருவெவ்வேறு புள்ளிகளை வேறுபடுத்தி அறியக்கூடிய ஆற்றல் பிரிவலு ஆகும். இந்த இடைத்தூரம் மனிதக் கண்ணுக்கு 0.1 மில்லி மீற்றர் ஆகும். எனவே மனிதக் கண்ணின் பிரிவலு 0.1 மில்லி மீற்றர். வேறுவிதமாகக் கூறின்,  0.1 மில்லி மீற்றருக்கும் மேற்பட்ட பருமனுடைய பொருட்களை மனிதக்கண்ணால் நோக்கமுடியும். இதற்கும் குறைந்த அளவுள்ள பொருட்களை நோக்க உருப்பெருக்கி தேவைப்படுகின்றது, நுணுக்குக்காட்டி (நுண்நோக்கி) இதற்கு துணைபோகின்றது.

மேற்காட்டிய படத்தில் (mm ஆங்கில எழுத்துக்கு மேலே உள்ள) பச்சைப் புள்ளியை அவதானிக்க முடியும். இப்பச்சைப் புள்ளியின் விட்டம் 0.2மி.மீ.

நுண்நோக்கி வரலாறு

1590ம் ஆண்டு நெதர்லாந்தில் கான்சு ஜேன்சென்(Hans Janssen) மற்றும் அவரது மகன் சக்கரியாசு ஜேன்சென்(Zacharias Janssen)  ஆகிய மூக்குக்கண்ணாடி தயாரிப்போர் முதல் கூட்டு நுண்நோக்கியை உருவாக்கினார்கள். கலிலியோ கலிலி (Galileo Galilei 1564-1642) 1609 – 1624ம் ஆண்டுப் பகுதிகளில் குழிவு, குவிவு வில்லைகளைப் பயன்படுத்தி கூட்டு நுண்நோக்கியை உருவாக்கி,  பூச்சிகளின் கூட்டுக்கண்களை ஆராய்ந்தார். 1625இல் “microscope” (நுண்நோக்கி) என்னும் பெயரை  ஜெர்மானிய மருத்துவரான கியோவான்னி ஃபாபெர் (Giovanni Faber) என்பவர் இட்டார். மார்செலோ மல்பிஜி (Marcello Malpighi, 1628-1694) எனும் இத்தாலிய உடற்கூற்றியல், இழையவியல் ஆராய்ச்சியாளர் நுண்நோக்கியை உபயோகப்படுத்தி விலங்குகளின் இழைய அமைப்புக்களை ஆராய்ச்சி செய்தார், சில உள்ளுறுப்புக்களின் இழைய அமைப்பு இவரது பெயரால் அழைக்கப்படுகின்றது (தோலில் உள்ள மல்பிஜியின் படை).

ரொபட் கூக் (Robert Hooke, 1635 – 1703) எனும் ஆங்கிலேய நுண்நோக்கி ஆராய்ச்சியாளர் 1665 – 1667இல்  தான் உருவாக்கிய கூட்டு நுண்நோக்கியால் தக்கைக்கலங்களின் மெல்லிய பகுதியினை  ஆராய்ந்தார்.

இவற்றில் நோக்கிய தேன்கூடு போன்ற சிறுசிறு பகுதிகளுக்கு “cell” (கண்ணறை) என்று பெயரிட்டார், இவ்வார்த்தையே  இன்று ஆங்கிலத்தில் செல் என்று உயிரணுக்களை அழைக்கப்பயன்படுகின்றது.

அன்டன் வான் லீவன்கோக் (Anton van Leeuwenhoek, 1632-1723) நுண்நோக்கியின் தரத்தை உயர்த்தி அதனது உருப்பெருக்கத்தையும் உயர்த்தினார்; தனி உயிரணுக்களை விரிவாக ஆராய்ந்தார்; இவரே முதன் முதலில் பாக்டீரியாக்கள் பற்றி ஆராய்ந்தவர் ஆவார்.[1]^,[2],[3],[4]

இன்று தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியால் பல்வேறுவிதமான நுண்நோக்கிகள் பயன்பாட்டில் உள்ளன, இவற்றுள் பொதுவானதும் முதலில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டதுமான ஒளிநுண்நோக்கியில் ஒளியின் உதவியுடன் பிம்பம் நோக்கப்படுகின்றது. பொதுவாக, நுண்நோக்கி எனும்போது ஒளி நுண்நோக்கியையே குறிக்கின்றது. ஒளி நுண்நோக்கியின் ஆற்றலுக்கு அப்பாற்பட்ட மிகவும் நுண்ணிய பொருட்களை நோக்க இலத்திரன் நுண்நோக்கி பயன்படுகின்றது.

 ஒளி நுண்நோக்கி

வில்லைகளின் எண்ணிக்கையைப் பொறுத்து ஒளி நுண்நோக்கியை வேறுபடுத்தலாம். உருப்பெருக்கத்துக்கு ஒரேயொரு வில்லை உபயோகப்படுத்தப்படுமாயின் அது எளிய ஒளி நுண்நோக்கி என அழைக்கப்படும். அன்டன் வான் லீவன்கோக்குடைய நுணுக்குக்காட்டி இத்தகையது. ஒன்றுக்கும் மேற்பட்ட வில்லைகள் பயன்படுத்தப்படின் அது கூட்டு ஒளி நுண்ணோக்கி அல்லது  கூட்டு நுண்ணோக்கி எனப்படும். இது பெரிய உருப்பெருக்கத்தைத் தரவல்லது. சாதரணமாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒளி நுண்நோக்கி இலங்கு புல நுண்நோக்கி (Bright field microscope) என அழைக்கப்படும்.

காண்பொருளிலிருந்து வரும் ஒளியைச் சேகரிப்பதற்காக ஒரு தொகுதி கண்ணாடி வில்லைகள் பயன்படுத்தப்பட்டு, பின்னர் கண் மூலம் அல்லது நிழற்படக் கருவி மூலம் நோக்க வேறொரு தொகுதி வில்லைகளைப் பயன்படுத்துவது கூட்டு நுண்ணோக்கியின் சிறப்பம்சமாகும். பல வில்லைகளின் பயன்பாட்டின் நன்மைகள் நிறப்பிறழ்ச்சி குறைவாகத் தோன்றுவது மற்றும் மாற்றியமைக்கக்கூடிய வில்லைகள் மூலம் வெவ்வேறு உருப்பெருக்கங்களைப் பெறுவது ஆகும்.

சில நுண்நோக்கி நுட்பங்கள் ஒளியூட்டத்தை மாற்றி அமைப்பதால் உருவாகின்றன. அவையாவன:

1. இலங்கு புல நுண்நோக்கியல் (Bright field microscopy)
2. இருட்புல நுண்நோக்கியல் (Dark field)
3. அவத்தை உறழொளிர்வு நுண்நோக்கியல் (Phase contrast microscopy)
4. முனைவுமை ஒளி நுண்நோக்கியல் (Polarized light microscopy)
5. ஈர்ப்பொளிர்வு நுண்நோக்கி (fluorescence microscope)
6. அண்மைப்புல அலகிடு ஒளி நுண்ணோக்கி – Near-field scanning optical microscopy (NSOM/SNOM)

1. கட்துண்டு – ocular lens or eye-piece

2. சுழலும் மூக்குத் துண்டு – objective turret, or nosepiece

3. பொருட்துண்டு – objective lenses

4. பொருஞ்சீராக்கி – coarse adjustment knob

5. நுண்சீராக்கி – fine adjustment knob

6. மேடை – object holder or stage

7. ஆடி – mirror

8. ஒடுக்கி – diaphragm and condenser

ஒளி நுண்ணோக்கியானது நிழற்படக் கருவியுடன் இணைக்கப்பட்டு அதனால் உருப்பெருக்கப்பட்ட படம் ஒரு திரையில் பெறப்படுமாயின் அது எண்மிய நுண்ணோக்கி (Digital Microscope) எனப்படுகின்றது.

மின்னணு நுண்நோக்கி

உருப்பெருக்குதிறன் ஒளியின் அலைநீளத்தில் தங்கியுள்ளது அறியப்பட்ட பின்னர், குறைந்த அலைநீளம் கொண்ட இலத்திரன் கற்றைகளைப் பயன்படுத்தும் இலத்திரன் நுண்நோக்கிகள் (மின்னணு  நுண்நோக்கி) உருவாக்கப்பட்டன. இதன்மூலம் மிக உயர்ந்த உருப்பெருக்கத்தைப் பெறமுடிகிறது. 1940 ஆம் ஆண்டிற்குப் பின்னர் எக்ஸ் கதிர் நுண்நோக்கிகளும் விருத்தி செய்யப்பட்டன எனினும், இவை அதிகம் பயன்பாட்டில் இல்லை. இது நுண்ணிய பொருட்களை அதிக நுண்தேர்திறனுடன் (பிரிவலு, resolving power) பெரிதாக்கிக் காட்டவல்லது. இது நுண்ணளவு உள்ள ஓரு பொருளை 500,000 மடங்கு அளவுக்குப் பெரிதாக்கும் திறன் கொண்டது.

பிரதானமான மின்னணு  நுண்நோக்கிகள்:

• மின்னணு ஊடுகடத்து நுண்ணோக்கி (Transmission electron microscope),
• அலகிடு நுண்சலாகை நுண்ணோக்கி (scanning probe microscopes)
• அலகிடு மின்னணு நுண்ணோக்கி (Scanning electron microscope (SEM))

References

[1] http://nobelprize.org/educational/physics/microscopes/timeline/index.html

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_microscope_technology

[3] http://inventorofmicroscope.com/inventor-of-microscope/dutchmen-hans-and-zacharias-jansenn-early-microscopists/

[4] http://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/janssen.html