Polarize ışık mikroskobunda, düzlem polarize ışık bir çeşit çift kırılma malzemesinden geçirilir ve daha sonra yüksek kontrastlı bir görüntü oluşturmak için ikinci bir polarizasyon filtresi kullanılarak toplanır. Bu teknik tıp, temel biyoloji, endüstri ve kaya minerallerinin incelenmesi gibi birçok alanda uygulama bulmaktadır. Bu yazıda polarize ışık mikroskobunun uygulandığı alanlar hakkında bilgiler bulunmaktadır.
Polarize Işık Mikroskobu Nedir?
Polarize ışık mikroskobu, birincil olarak optik olarak anizotropik karakterleri nedeniyle görülebilen örnekleri gözlemlemek ve fotoğraflamak için tasarlanmıştır. Bu görevi yerine getirmek için, mikroskop hem numuneden önceki bir yerde ışık yolunda konumlandırılmış bir polarizör hem de objektif arka açıklık arasındaki optik yola yerleştirilmiş bir analizör ile donatılmalıdır ve gözlem tüpleri veya kamera portu bulunmaktadır. Görüntü kontrastı, her biri karşılıklı olarak dikey düzlemlerde polarize olan iki ayrı dalga bileşeni üretmek için düzlem polarize ışığın çift kırılma (veya çift kırılma) numunesi ile etkileşiminden kaynaklanır.
Bu bileşenlerin hızları sıradan ve olağanüstü dalga cepheleri, farklıdır ve örnek boyunca yayılma yönüne göre değişir. Örnekten çıktıktan sonra, hafif bileşenler faz dışı hale gelir, ancak analizörden geçtiklerinde yapıcı ve yıkıcı parazitlerle yeniden birleşirler. Bu kavramlar, varsayımsal bir çift kırılımlı numune tarafından oluşturulan ön dalga alanı için özetlenmiştir. Ek olarak, modern bir polarize ışık mikroskobunun kritik optik ve mekanik bileşenleri şekilde gösterilmektedir.
Polarize ışık mikroskobu, parlak alan aydınlatmasına benzer bir şekilde, farklı kırılma indislerine sahip mineraller arasındaki soğurma rengi ve optik yol sınırları hakkında bilgi sağlayabilir, ancak teknik aynı zamanda izotropik ve anizotropik maddeleri ayırt edebilir. Ayrıca, kontrast arttırıcı
teknik, anizotropiye özgü optik özelliklerden yararlanır ve tanımlama ve teşhis amaçları için paha biçilmez olan malzemelerin yapısı ve bileşimi ile ilgili ayrıntılı bilgileri ortaya çıkarır.
Çeşitli gazlar, sıvılar, gerilmemiş camlar ve kübik kristaller içeren izotropik malzemeler, tüm yönlerde incelendiğinde aynı optik özellikleri gösterir. Bu malzemelerin yalnızca bir kırılma indisi vardır ve içlerinden geçen ışığın titreşim yönünde herhangi bir kısıtlama yoktur. Buna karşılık, tüm katı maddelerin yüzde 90’ını içeren anizotropik malzemeler, gelen ışığın kristalografik eksenlerle yönelimine göre değişen optik özelliklere sahiptir. Hem maddeden geçen ışığın yayılma yönüne hem de titreşim düzlemi koordinatlarına bağlı olarak bir dizi kırılma indisi gösterirler.
Daha da önemlisi, anizotropik malzemeler ışın bölücü olarak hareket eder ve ışık ışınlarını iki ortogonal bileşene bölmektedir. Polarize mikroskopi tekniği, anizotropik malzemeler hakkında bilgi elde etmek için aynı optik yol üzerinde yeniden birleştirildiklerinden, bölünmüş ışık ışınlarının girişiminden yararlanır.
Tıbbi Uygulamalarda Kullanımı
Gut hastalığı tanısı
Gut, iltihaplanma ve ağrıya neden olan eklemlerin sinovyal sıvısında ürat kristallerinin birikmesi nedeniyle oluşur. Polarize mikrokopi, gut tanısı için sinovyal sıvıyı incelemek için kullanılır. Guta neden olan ürat kristalleri negatif uzun optik özelliklere sahipken, sahte gut’a neden olan pirofosforik asitler pozitif optik özelliklere sahiptir. Kristal yönündeki bu farklılıklar ve polarize ışık mikroskobunda girişim rengi bu kristalleri ayırt etmek için kullanılır.
Amiloid protein muayenesi
Amiloid proteinler, proteinlerin hücrelerde birikmesine yol açan anormal metabolizması ile oluşturulur. Bu proteinler, diğerleri arasında dalak, karaciğer, böbrek, beyin gibi çeşitli organlarda birikebilir. Bu agregalar normal hücrelerde gözlenmez. Polarize ışık kullanılarak bu amiloid yapılar görselleştirilebilir. Amiloid proteinlerinin varlığı, polarizasyon ışık mikroskobunda parlak yeşil bir rengin ortaya çıkmasıyla tespit edilir.
Temel Biyolojideki Uygulamaları
Polarize ışık mikroskobu, dişler, çizgili kemik, kas dokusu, nöronlar, iğler ve aktomiyosin lifleri dahil olmak üzere vücuttaki birkaç çift kırıcı veya çift kırıcı yapıyı görselleştirmek için kullanılır. Bu yapılar, bir boya eklenerek büyük kontrastla görselleştirilebilir; ancak bunlar canlı yapılar olduğu için bu adım hücre ölümüne neden olur. Bu nedenle, bu teknik, bu dokular ve hücreler için noninvaziv bir yüksek kontrastlı görüntüleme yöntemi sunmaktadır. Polarize ışık mikroskobu herhangi bir kontrast maddesi veya boya gerektirmez, invaziv olmayan bir şekilde gerçekleştirilebilir ve yüksek kontrastlı görüntüler üretir.
Kayaların İncelenmesi
Polarize ışık mikroskopisi kaya yapılarını ve optik özelliklerini incelemek için kullanılabilir. Bu yöntem kayaların içindeki mineralleri tanımlamak için de kullanılabilir. Bu amaçla iki yöntem kullanılır.
İletilen polarize mikroskopi: Bu yöntemde, ince bir kaya parçasını kesmek için bir kaya kesici kullanılır. Bir tarafı parlatılır ve numune bir yapışkan kullanılarak bir cam lam üzerine sabitlenir. Daha sonra, karşı taraf da parlatılır ve balsam kullanılarak bir kapak camına sabitlenir.
Daldırma yöntemi: Bu yöntemde, kaya ince bir toz haline getirilir ve daha sonra bir cam slayt üzerine serpilir. Toz bir daldırma sıvısı ile çevrelenir ve daha sonra bir kapak kayması eklenir. Bununla birlikte, bu yöntemde kayanın yapısı tahrip edilir. Avantajı, ince kaya bölümlerinin hazırlanmasını gerektirmemesidir.
Endüstride Uygulamalar
Sıvı kristaller: Sıvı kristaller, sıvılar ve katılar arasında özelliklere sahip malzemelerdir. Polarize mikroskoplar, sıvı kristallerdeki kendine özgü optik paternleri ve faz kusurlarını tespit etmek için kullanılır. Bir kristalin optik olarak pozitif veya negatif olup olmadığını belirlemek için de kullanılabilirler. Sıvı kristal geciktirme ayrıca polarize mikroskoplar kullanılarak da ölçülebilir.
Makromoleküler malzemeler: Kürecikler, makromoleküler kristaller olarak adlandırılan sınıfa ait, şeffaf, çift şekilli, küresel şekilli malzemelerdir. Polarize mikroskoplar yoğunluklarını ve büyüklüklerini belirlemek için kullanılabilir, bu da mukavemeti ve şeffaflığı belirler.
Gıda kimyasalları: Polarize mikroskoplar, optik anizotropiye sahip oldukları için tereyağı ve krema emülsiyonlarının özelliklerini belirlemek için kullanılabilir. Böylece, bu yöntem kullanılarak emülsiyon koşullarındaki veya safsızlıklardaki herhangi bir sapma belirlenebilir.
Cam ve seramik: Polarize mikroskopi, renk, şekil, kırınım indeksi ve kristal safsızlıklarını belirleyerek cam ve seramiklerin kalitesini ve kusurlarını belirlemek için kullanılabilir.
Madenler: Kompozisyon, yüzey safsızlıkları ve özellikleri için metal denetimi, cilalı bir metal örneği üzerinde polarize mikroskopi kullanılarak mümkündür.
Özet olarak, polarize mikroskopi, çeşitli örneklerin bileşimi ve üç boyutlu yapısı hakkında çok miktarda bilgi sağlar. Kapsamında neredeyse sınırsız olan teknik, termal geçmiş ve oluşum sırasında bir numunenin maruz kaldığı gerilmeler ve gerilmeler hakkında bilgi verebilir. İmalat ve araştırmada yararlı olan polarize mikroskopi, başka herhangi bir teknikle bulunmayan bilgileri sağlayabilen, nispeten ucuz ve erişilebilir bir araştırma ve kalite kontrol aracıdır.
Kaynakça:
www.microscopyu.com/…/polarized-light-microscopy www.frankshospitalworkshop.com/…/…ing%20Microscope%20Reference.pdf
http://www.physicsclassroom.com/class/light/Lesson-1/Polarizasyon)
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu