डार्क-फील्ड माइक्रोस्कोपी



डार्क-फील्ड माइक्रोस्कोपी (जिसे डार्क-ग्राउंड माइक्रोस्कोपी भी कहा जाता हैहल्की माइक्रोस्कोपी विधियों का वर्णन करता है, प्रकाश माइक्रोस्कोपी और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी दोनों में, जो छवि से अनस्कैटर्ड बीम को बाहर करता है। परिणाम स्वरुप, नमूना के आसपास का क्षेत्र (अर्थात, जहां बीम को बिखेरने के लिए कोई नमूना नहीं है) सामान्यतः अंधेरा होता है।

ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप में एक डार्कफील्ड कंडेनसर (ऑप्टिक्स) लेंस का उपयोग किया जाना चाहिए, जो प्रकाश के एक शंकु को ऑब्जेक्टिव लेंस से दूर निर्देशित करता है। ऑब्जेक्टिव लेंस की बिखरी हुई प्रकाश-एकत्रित शक्ति को अधिकतम करने के लिए, तेल विसर्जन का उपयोग किया जाता है और ऑब्जेक्टिव लेंस का संख्यात्मक छिद्र  (NA) 1.0 से कम होना चाहिए। उच्च एनए वाले ऑब्जेक्टिव लेंस का उपयोग किया जा सकता है, किन्तु केवल तभी जब उनके पास एक समायोज्य डायाफ्राम हो, जो एनए को कम करता है। अधिकांशतः  इन वस्तुनिष्ठ लेंसों में NA होता है जो 0.7 से 1.25 तक परिवर्तनशील होता है।

लाइट माइक्रोस्कोपी एप्लिकेशन
ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी में, डार्क-फ़ील्ड एक प्रकाश तकनीक का वर्णन करता है जिसका उपयोग बिना दाग वाले नमूने (सामग्री) में कंट्रास्ट (दृष्टि) को बढ़ाने के लिए किया जाता है। यह प्रकाश के साथ नमूने को रोशन करके काम करता है जो वस्तुनिष्ठ लेंस द्वारा एकत्र नहीं किया जाएगा और इस प्रकार छवि का हिस्सा नहीं बनेगा। यह उस पर उज्ज्वल वस्तुओं के साथ एक अंधेरे लगभग काले, पृष्ठभूमि की क्लासिक उपस्थिति उत्पन्न करता है।

प्रकाश का पथ
चरणों को चित्र में दिखाया गया है जहां एक उलटा माइक्रोस्कोप का उपयोग किया जाता है। # प्रकाश नमूने की रोशनी के लिए सूक्ष्मदर्शी में प्रवेश करता है।
 * 1) एक विशेष आकार की डिस्क, पैच स्टॉप (चित्र देखें), प्रकाश स्रोत से कुछ प्रकाश को अवरुद्ध करती है, जिससे रोशनी की बाहरी रिंग निकलती है। कम आवर्धन पर एक विस्तृत चरण वलय को यथोचित रूप से प्रतिस्थापित किया जा सकता है।
 * 2) संघनित्र शीशा प्रकाश को नमूने की ओर केंद्रित करता है।
 * 3) प्रकाश नमूने में प्रवेश करता है। अधिकांश सीधे प्रसारित होते हैं, जबकि कुछ नमूने से बिखरे हुए होते हैं।
 * 4) 'बिखरी हुई रोशनी' ऑब्जेक्टिव लेंस में प्रवेश करती है, जबकि 'डायरेक्ट ट्रांसमिटेड लाइट' बस लेंस को मिस कर देती है और डायरेक्ट-रोशनी ब्लॉक (आंकड़ा देखें) के कारण एकत्र नहीं होती है।
 * 5) छवि बनाने के लिए केवल बिखरी हुई रोशनी चलती है, जबकि सीधे प्रेषित प्रकाश छोड़ा जाता है।

फायदे और हानि
डार्क-फील्ड माइक्रोस्कोपी एक बहुत ही सरल किन्तु प्रभावी तकनीक है और लाइव और स्टेनिंग (जीव विज्ञान) जैविक नमूनों, जैसे टिशू कल्चर या व्यक्तिगत, जल-जनित, एकल-कोशिका वाले जीवों से स्मीयर के उपयोग के लिए उपयुक्त है। सेटअप की सादगी को ध्यान में रखते हुए, इस तकनीक से प्राप्त छवियों की गुणवत्ता प्रभावशाली है।

डार्क-फील्ड माइक्रोस्कोपी की एक सीमा अंतिम छवि में देखा जाने वाला कम प्रकाश स्तर है। इसका मतलब यह है कि नमूना बहुत जोरदार रोशनी वाला होना चाहिए, जिससे नमूने को हानि हो सकता है।

डार्क-फील्ड माइक्रोस्कोपी तकनीक लगभग पूरी तरह से प्रभामंडल या राहत-शैली की कलाकृतियों से मुक्त हैं जो डीआईसी और चरण-विपरीत इमेजिंग के विशिष्ट हैं। यह चरण सूचना के प्रति संवेदनशीलता की कीमत पर आता है।

डार्क-फील्ड छवियों की व्याख्या बहुत सावधानी से की जानी चाहिए, क्योंकि उज्ज्वल क्षेत्र माइक्रोस्कोपी  छवियों की सामान्य डार्क विशेषताएं अदृश्य हो सकती हैं, और इसके विपरीत। सामान्यतः डार्क-फील्ड इमेज में ब्राइट-फील्ड इमेज से जुड़ी कम स्थानिक आवृत्ति का अभाव होता है, जिससे इमेज हाई-पास फिल्टर#इमेज|अंतर्निहित संरचना का हाई-पास संस्करण बन जाता है।

जबकि डार्क-फील्ड इमेज पहले ब्राइट-फील्ड इमेज की नकारात्मक प्रतीत हो सकती है, प्रत्येक में अलग-अलग प्रभाव दिखाई देते हैं। उज्ज्वल-क्षेत्र माइक्रोस्कोपी में, विशेषताएं दिखाई देती हैं जहां या तो घटना प्रकाश द्वारा सतह पर एक छाया डाली जाती है या सतह का एक हिस्सा कम परावर्तक होता है, संभवतः गड्ढों या खरोंचों की उपस्थिति से। उभरी हुई विशेषताएं जो छाया डालने के लिए बहुत चिकनी हैं, उज्ज्वल क्षेत्र की छवियों में दिखाई नहीं देंगी, किन्तु प्रकाश जो सुविधा के किनारों को दर्शाता है वह अंधेरे क्षेत्र की छवियों में दिखाई देगा।

 Image:Paper_Micrograph_Dark.png|डार्क-फील्ड इल्युमिनेशन, सैंपल कंट्रास्ट सैंपल द्वारा लाइट बिखरा हुआ विकिरण से आता है Image:Paper_Micrograph_Bright.png|ब्राइट-फील्ड माइक्रोस्कोपी | ब्राइट-फील्ड रोशनी, नमूना कंट्रास्ट नमूने में प्रकाश के क्षीणन गुणांक से आता है Image:Paper_Micrograph_Cross-Polarised.png|ध्रुवीकृत प्रकाश माइक्रोस्कोपी | क्रॉस-ध्रुवीकृत प्रकाश रोशनी, नमूना के माध्यम से ध्रुवीकरण (तरंगों) प्रकाश के रोटेशन से नमूना विपरीत आता है Image:Paper_Micrograph_Phase.png|चरण-विपरीत माइक्रोस्कोपी | चरण-विपरीत रोशनी, नमूना विपरीत नमूना के माध्यम से प्रकाश की विभिन्न पथ लंबाई के हस्तक्षेप (तरंग प्रसार) से आता है 

कंप्यूटिंग में उपयोग
डार्क-फील्ड माइक्रोस्कोपी को हाल ही में ऑप्टिकल माउस में लागू किया गया है जिससे ग्लास की सतह पर माइक्रोस्कोपिक दोषों और धूल को इमेजिंग करके माउस को पारदर्शी ग्लास पर काम करने की अनुमति मिल सके।

डार्क-फील्ड माइक्रोस्कोपी हाइपरस्पेक्ट्रल इमेजिंग
के साथ संयुक्त जब हाइपरस्पेक्ट्रल इमेजिंग के साथ युग्मित किया जाता है, तो डार्क-फील्ड माइक्रोस्कोपी कोशिकाओं में एम्बेडेड नेनो सामग्री के लक्षण वर्णन के लिए एक शक्तिशाली उपकरण बन जाता है। हाल के एक प्रकाशन में, पटकोवस्की एट अल। CD44 + कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करने वाले सोने के नैनोकणों (AuNPs) के लगाव का अध्ययन करने के लिए इस तकनीक का उपयोग किया।

ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप अनुप्रयोग
ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में डार्क-फील्ड अध्ययन क्रिस्टल और क्रिस्टल दोषों के अध्ययन के साथ-साथ व्यक्तिगत परमाणुओं की इमेजिंग में एक शक्तिशाली भूमिका निभाते हैं।

पारंपरिक डार्क-फील्ड इमेजिंग
संक्षेप में, इमेजिंग घटना की रोशनी को तब तक झुकाना सम्मिलित है जब तक कि घटना के अतिरिक्त बीम वस्तुनिष्ठ लेंस बैक फोकल प्लेन में एक छोटे से वस्तुनिष्ठ छिद्र से होकर गुजरता है। डार्क-फील्ड छवियां, इन स्थितियों के अनुसार, विवर्तित विमानों के एकल संग्रह से आने वाली विवर्तित तीव्रता को नमूने पर अनुमानित स्थिति के कार्य के रूप में और नमूना झुकाव के कार्य के रूप में मैप करने की अनुमति देती हैं।

सिंगल-क्रिस्टल नमूनों में, ब्रैग की स्थिति से थोड़ा झुका हुआ नमूना के एकल-प्रतिबिंब अंधेरे-क्षेत्र की छवियां केवल उन जाली दोषों को उजागर करने की अनुमति देती हैं, जैसे विस्थापन या तलछट, जो उनके पड़ोस में जाली विमानों के एक सेट को मोड़ते हैं। ऐसी छवियों में तीव्रता का विश्लेषण उस झुकने की मात्रा का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया जा सकता है। दूसरी ओर, पॉलीक्रिस्टलाइन नमूनों में, डार्क-फील्ड छवियां केवल क्रिस्टल के उस सबसेट को प्रकाश में लाने का काम करती हैं जो किसी दिए गए अभिविन्यास पर ब्रैग-प्रतिबिंबित होते हैं।

कमजोर-बीम इमेजिंग
कमजोर-बीम इमेजिंग में पारंपरिक डार्क-फील्ड के समान प्रकाशिकी सम्मिलित है, किन्तु विवर्तित बीम हार्मोनिक का उपयोग विवर्तित बीम के अतिरिक्त स्वयं करता है। इस तरह, दोषों के आसपास के तनावपूर्ण क्षेत्रों का बहुत अधिक रिज़ॉल्यूशन प्राप्त किया जा सकता है।

निम्न- और उच्च-कोण कुंडलाकार डार्क-फील्ड इमेजिंग
कुंडलाकार डार्क-फील्ड इमेजिंग के लिए एक व्यक्ति को छवियों को बनाने की आवश्यकता होती है, जिसमें इलेक्ट्रॉनों को एक कुंडलाकार एपर्चर में केंद्रित किया जाता है, किन्तु इसमें सम्मिलित नहीं है, जो कि असंक्रमित बीम है। स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में बड़े बिखरने वाले कोणों के लिए, इसे कभी-कभी उच्च-परमाणु-संख्या वाले परमाणुओं से बढ़े हुए बिखरने के कारण जेड-कंट्रास्ट इमेजिंग कहा जाता है।

डिजिटल डार्क-फील्ड विश्लेषण
यह एक गणितीय तकनीक है जो प्रत्यक्ष और पारस्परिक (फूरियर-ट्रांसफ़ॉर्म) स्थान के बीच अच्छी तरह से परिभाषित आवधिकता के साथ छवियों की खोज के लिए मध्यवर्ती है, जैसे इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप जाली-फ्रिंज छवियां। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में एनालॉग डार्क-फील्ड इमेजिंग के साथ, यह उन वस्तुओं को देखने के क्षेत्र में प्रकाश डालने की अनुमति देता है जहां ब्याज की आवधिकताएं रहती हैं। एनालॉग डार्क-फील्ड इमेजिंग के विपरीत, यह किसी को आवधिकता के फूरियर-चरण को मैप करने की अनुमति भी दे सकता है, और इसलिए चरण ग्रेडियेंट, जो वेक्टर जाली तनाव पर मात्रात्मक जानकारी प्रदान करता है।

यह भी देखें

 * कुंडलाकार डार्क-फील्ड इमेजिंग
 * प्रकाश क्षेत्र माइक्रोस्कोपी
 * तरंगिकाएँ

बाहरी संबंध

 * Nikon - Stereomicroscopy > Darkfield Illumination
 * Molecular Expressions
 * Darkfield Illumination Primer
 * Gage SH. 1920. Modern dark-field microscopy and the history of its development. Transactions of the American Microscopical Society 39(2):95–141.
 * Dark field and phase contrast microscopes (Université Paris Sud)