सूक्ष्मदर्शक

सूक्ष्मदर्शक : हे एक शास्त्रीय उपकरण असून त्याच्या मदतीने सूक्ष्म वस्तूंच्या मोठ्या प्रतिमा मिळतात. यामुळे परीक्षण व विश्लेषण यांच्या दृष्टीने सोयीस्कर असलेल्या आकारमानात वस्तूचे सुलभपणे निरीक्षण करणे शक्य होते. अशी प्रतिमा प्रकाशीय, ध्वनिकीय अथवा इलेक्ट्रॉनीय मार्गाने तयार होऊ शकते आणि ती थेट प्रतिमादर्शन, इलेक्ट्रॉनीय संस्करण किंवा या पद्घती संयुक्तपणे वापरून प्राप्त होते. सूक्ष्मदर्शक स्थिर असू शकतो व त्यात वस्तूची थेट प्रतिमा पाहता येते. सूक्ष्मदर्शक गतिमान असू शकतो व त्यात वस्तूच्या लागोपाठच्या क्रमवार निरीक्षणांतून (क्रमवीक्षणातून) प्रतिमा निर्माण होते. अशा प्रकारे सूक्ष्मदर्शकातील प्रतिमा पाहता येते, तिचे छायाचित्र काढता येते किंवा ⇨ प्रकाशविद्युत्  घटासारख्या ग्राही यंत्रणेद्वारे तिचे संवेदन वा जाणीव होते. हे निरीक्षण प्रतिमेचे स्वरूप व तिच्या माहितीचा होणारा उपयोग यांच्यावर अवलंबून असते. 

सूक्ष्मदर्शकाची वर्धनक्षमता म्हणजे निरीक्ष्य वस्तूपेक्षा तिची प्रतिमा किती पट मोठी आहे, ते दर्शविणारी राशी किंवा संख्या असून वर्धनक्षमता गुणाकाराच्या चिन्हाने (X) दर्शवितात. वर्धनक्षमता हे अपरिमाणी (मितीहीन) गुणोत्तर आहे. सूक्ष्मदर्शकाची ⇨ विभेदनक्षमता  म्हणजे वस्तूवरील निरीक्षण करता येऊ शकणाऱ्या सर्वांत लहान तपशिलाच्या आकारमानाचे माप असून ती रेषीय एककांत व सर्वसाधारणपणे मिलिमीटरांमध्ये (मिमी.) दर्शवितात.

प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शक हा सर्वाधिक परिचित असलेला सूक्ष्मदर्शक असून त्यात प्रतिमा तयार होण्यासाठी भिंगे वापरतात. हा साधा म्हणजे एक भिंगाचा किंवा संयुक्त म्हणजे एकामागोमाग एक अशी अनेक भिंगे असलेला सूक्ष्मदर्शक असतो. साध्या सूक्ष्मदर्शकाची वर्धनक्षमता १ ते १० (परिमाणे) व त्याची विभेदनक्षमता सु. ०·०१ मिमी. असू शकते. संयुक्त प्रकाशकीय सूक्ष्मदर्शकाची वर्धनक्षमता २·५ ते १,००० (परिमाणे) आणि विभेदनक्षमता ०·०१ ते ०·०००२ मिमी. असते. प्रतिमानिर्मितीसाठी वापरलेले प्रारण (तरंगरूपी ऊर्जा) व सूक्ष्मदर्शकाचे अपेक्षित उपयोग यांच्यानुसारही सूक्ष्मदर्शकांचे साधा व संयुक्त असे वर्गीकरण करतात.

इतर प्रकारच्या सूक्ष्मदर्शकांमध्ये विविध भौतिकीय प्रक्रियांचे तरंगरूप वापरलेले असते. यांपैकी ⇨ इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक  महत्त्वाचा प्रकार असून त्यात प्रतिमानिर्मितीसाठी इलेक्ट्रॉनांची शलाका वापरतात. इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाची वर्धनक्षमता १,००० ते १०,००,००० परिमाणे असू शकते व त्याची विभेदनक्षमता ०·००१ ते ०·०००००००१ मिमी. दरम्यान असते. ध्वनिकीय सूक्ष्मदर्शक किंवा क्रमवीक्षक सुरंग विक्रियाकारक किंवा सुरंग (टनेलिंग) सूक्ष्मदर्शक यांसारख्या खास सूक्ष्मदर्शकांत प्रतिमानिर्मितीसाठी इतर भौतिकी परिमाण वापरतात. त्यांच्यामध्ये पाहता येऊ शकणाऱ्या वस्तूंचा पल्ला आणखी विस्तृत झालेला असतो. क्रमवीक्षक सुरंग सूक्ष्मदर्शकाने खरोखरच एकेका रेणूची वा अणूची प्रतिमा मिळविता येते. येथे प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शकाचे वर्णन सविस्तर आणि विशेषीकृत प्रकारच्या सूक्ष्मदर्शकांचे वर्णन थोडक्यात पुढे दिलेले आहे. मराठी विश्वकोशात ‘सूक्ष्मदर्शक, ध्वनिकीय’ आणि ‘इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक’ अशा स्वतंत्र नोंदी आहेत.

इतिहास : सर्वांत आधीच्या साध्या सूक्ष्मदर्शकात लहान छिद्रात पकडून ठेवलेला पाण्याचा थेंब वर्धनक्षम भिंग म्हणून वापरला होता. काचेची ओबडधोबड भिंगे प्रथम केव्हा वापरली ते निश्चित माहीत नाही परंतु सतराव्या शतकात ⇨ आंतॉन व्हान लेव्हेनहूक  या डच वैज्ञानिकांनी साध्या सूक्ष्मदर्शकांसाठी चांगल्या दर्जाची शाणन क्रिया करून (घासून) बनविलेली भिंगे तयार करण्याची तंत्रे विकसित केली. या भिंगांची वर्धनक्षमता मर्यादित होती आणि ती मुख्यत: वनस्पतिवैज्ञानिक अभ्यासात वापरली गेली.

वस्तुभिंग व नेत्रभिंग (अनुक्रमे वस्तूच्या व डोळ्याच्या सर्वांत जवळचे भिंग) असलेल्या पहिल्या संयुक्त सूक्ष्मदर्शकाचे वर्णन प्रथम सोळाव्या शतकात केलेले आढळते परंतु तेव्हाच्या सूक्ष्मदर्शकाच्या सर्व रेखाचित्रांवरून त्याच्यातील भिंगांची केलेली मांडणी अतिशय अव्यवहार्य असल्याचे दिसते. पहिला उपयुक्त संयुक्त सूक्ष्मदर्शक नेदर्लंड्समध्ये १५९०–१६०८ दरम्यान तयार करण्यात आला. याचे श्रेय हान्स यानसेन, त्यांचे पुत्र झाकारियस यानसेन आणि हान्स लिपेर्शे या चष्मे तयार करणारांना दिले जाते. या आधीच्या सूक्ष्मदर्शकांत अतिशय साधी भिंगे वापरल्याने त्यावर मर्यादा पडल्या होत्या. वर्णविपथन व गोलीय विपथन या दोषांमुळे अंधुक प्रतिमा मिळाल्याने या सूक्ष्मदर्शकाच्या विभेदनक्षमतेवर मर्यादा पडल्या होत्या. [→  प्रकाशकीय व्यूहांतील विपथन].

संयुक्त सूक्ष्मदर्शकाचा पुढील विकास सतराव्या व अठराव्या शतकांत मुख्यतः इंग्लंड व इटली या देशांत किंचित वेगळ्या मार्गांनी झाला. परावर्तित प्रकाशाचा वापर करून अपारदर्शक वस्तूंचे परीक्षण करण्यासाठी इटलीमध्ये अनेक उपकरणे तयार करण्यात आली. सूक्ष्मदर्शकाचे अभिकल्प (आराखडे) तयार करताना युस्टाशिओ डिव्हिनी या इटालियन संशोधकांनी दोन सपाट बर्हिगोल भिंगांचे नेत्रभिंग तयार करण्याची कल्पना प्रथम सुचविली. यामुळे विपथनाचा दोष काही प्रमाणात कमी झाला. इटलीमधील सूक्ष्मदर्शक निर्मात्यांनी अनेक यांत्रिक नवशोध पुढे आणले. उदा., मळसूत्री आटे असलेल्या केंद्रीकरणाच्या यंत्रणेसह काया (देह) नलिकांची सूक्ष्मदर्शकांत तरतूद करणे नमुना काचपट्ट्या धरून ठेवण्यासाठी स्प्रिंग असलेला मंच वापरणे वगैरे. 

इंग्लंडमध्ये सतराव्या शतकात ⇨ रॉबर्ट हूक  या शास्त्रज्ञांनी सूक्ष्मदर्शकाची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी अनेक तंत्रे प्रथमच वापरली. त्यांनी तयार केलेल्या उपकरणांमुळे इंग्लंडमध्ये कौशल्यपूर्ण व सुरेख प्रयुक्त्या विकसित करण्याची प्रथा सुरू झाली. या प्रयुक्त्यांमध्ये अनेक प्रगत यांत्रिक बाबी अंतर्भूत करीत परंतु तेथील प्रकाशीय उपकरणांमध्ये साधी भिंगे वापरणे चालूच राहिल्याने त्यांमध्ये वर्णविपथन व गोलीय विपथन हे दोष राहत असत. मध्यभागी लहान छिद्र असलेली तबकडी (अवरोध वा अटकाव) भिंगामागे बसवून गोलीय विपथन काही प्रमाणात कमी होऊ शकत असे. मात्र १७३३ पर्यंत वर्णविपथनामध्ये दुरुस्ती वा शुद्घी होऊ शकली नव्हती. कारण तो प्रणमनी (वक्रीभवनविषयक) भिंगांचा अंगभूत गुणधर्म मानला जाई. १७३३ मध्ये चेस्टर मूर हॉल या हौशी प्रकाशकीविज्ञांना प्रयत्न-प्रमाद रीतीने पुढील गोष्ट लक्षात आली : क्राउन काचेचे बहिर्गोल भिंग शिसेयुक्त फ्लिंट काचेच्या अंतर्गोल भिंगाबरोबर संयुक्तपणे वापरल्यास वर्णविपथनाचा दोष दूर होतो. दूरदर्शकासाठीची अवर्णी भिंगे तयार करण्याच्या हेतूने केलेल्या संशोधनातून हा शोध लागला होता. याचा सूक्ष्मदर्शकातही उपयोग होऊ शकेल, असे अनेकांच्या लक्षात आले होते. १७७४ मध्ये बेंजामीन मार्टिन यांनी सूक्ष्मदर्शकातील वस्तुभिंगासाठी अवर्णी भिंगांचा संच वापरला. यामुळे सूक्ष्मदर्शकातील प्रतिमांच्या गुणवत्तेत मोठी सुधारणा झाली. तसेच यातून सूक्ष्मदर्शकातील वस्तुभिंगांसाठी नवीन अभिकल्प पुढे आले. परिणामी १८२० सालापर्यंत अनेक प्रकारचे नवीन अवर्णी सूक्ष्मदर्शक बाजारात उपलब्ध झाले.

प्रकाशकीय काचांचे नवीन प्रकार पुढे आल्याने एकोणिसाव्या शतकात सूक्ष्मदर्शकातील प्रगती पुढे चालू राहिली आणि प्रतिमानिर्मितीची भूमितीय प्रकाशकी जाणून घेण्यात पुष्कळ सुधारणा झाल्या. ⇨ जोसेफ जॅक्सन लिस्टर  यांनी १८३० मध्ये एक पुस्तक प्रसिद्घ केले, त्यात सूक्ष्मदर्शकाच्या वस्तुभिंगांच्या पूर्ण अभिकल्पाविषयीच्या सैद्घांतिक वाटचालीचे वर्णन केले होते. १८३४ मध्ये ⇨ सर जॉर्ज बिडेल एअरी  या इंग्रज ज्यातिर्विदांनी विवर्तनामुळे प्रकाशाची तरंगलांबी परिमित होऊन दूरदर्शकातील विभेदनक्षमतेवर मर्यादा पडतात, असा निष्कर्ष काढला. १८७३ मध्ये एर्न्स्ट आबे यांनी या संकल्पनेचा संबंध सूक्ष्मदर्शकीय वस्तूमधील सूक्ष्म आवर्ती संरचना पृथक् करण्याच्या सूक्ष्मदर्शकाच्या क्षमतेशी जोडला. अशा प्रकारे सूक्ष्मदर्शकाविषयीची आधुनिक उपपत्ती पुढे आली. सूक्ष्मदर्शकाच्या विभेदनातील मर्यादा निश्चित करणारे प्रकाशाच्या व्यतिकरणाचे परिणाम या उपपत्तीत अंतर्भूत केले होते. आबे यांनी प्रकाशकीय विभेदनाच्या मर्यादेचा संबंध प्रकाशाची तरंगलांबी व वस्तुभिंगाचा संख्यात्मक रंध्रव्यास (छिद्रव्यास) यांच्याशी बरोबर जोडला. तसेच सूक्ष्मदर्शकाखाली वस्तू प्रकाशमान करणाऱ्या प्रकाशाचा प्रकार व प्रतिमेचे दर्शन यांच्यातील परस्परसंबंध त्यांनी विशद केला. आबे यांनी तैल निमज्जित वस्तुभिंगाचा शोधही लावला. या वस्तुभिंगामध्ये उच्च प्रणमनांक (वक्रीभवनांक) असलेल्या तेलासारख्या माध्यमात वस्तू निमज्जित केल्याने विभेदनात सुधारणा झाली.

विसाव्या शतकाच्या आधीच्या काळात सूक्ष्मदर्शकाची प्रकाशकी व त्यांतील यांत्रिक बाबी (सोयी) यांत अखंडपणे सुधारणा होत राहिल्या. १९३८ मध्ये ⇨ फ्रिट्स झेर्निके यांनी पहिला अवस्था विपर्यास सूक्ष्मदर्शक तयार केला. यात विवर्तन प्रतिमानिर्मितीची तत्त्वे वापरली होती. या तत्त्वांमुळे वस्तूमधील प्रकाशाच्या मार्गातील सूक्ष्म बदलांचे परिवर्तन प्रतिमेमधील दृश्य फरकांमध्ये होते. यापूर्वी अनेक जैव नमुने रंगद्रव्याने अभिरंजित केल्यावरच त्यांची संरचना सूक्ष्मदर्शकाखाली स्पष्टपणे दिसत असे, कारण अभिरंजनामुळे प्रतिमेतील विरोधाभास वाढतो. अवस्था विपर्यास सूक्ष्मदर्शकामुळे अभिरंजनाचा टप्पा टाळता येऊ शकतो. ही संकल्पना अनेक प्रकारे व्यापक करण्यात आली. त्यामुळे औद्योगिक व वैज्ञानिक मापनांमध्ये ती वापरता येऊ लागली.

अधिक उच्च विभेदनाचा शोध घेताना वस्तू प्रकाशमान करण्यासाठी नेहमी लघुतर तरंगलांबीचा प्रकाश वापरण्यात आला. आउगुस्ट कलर व मॉरिट्स फोन रोर या जर्मन शास्त्रज्ञांनी विसाव्या शतकात जंबुपार सूक्ष्मदर्शिकी (सूक्ष्मदर्शकविद्या) विकसित केली. ⇨ ल्वी व्हीक्तॉर द ब्रॉग्ली  यांनी १९२४ मध्ये इलेक्ट्रॉनाची तरंगलांबी व तिचे इलेक्ट्रॉन शलाकेच्या ऊर्जेवर अवलंबून असणे यांचा शोध लावला. यामुळे सूक्ष्मदर्शकात इलेक्ट्रॉन शलाका वापरण्याच्या बाबतीत शास्त्रज्ञांना रस वाटू लागला. रशियात जन्मलेले अमेरिकी इलेक्ट्रॉनीय अभियंते ⇨  व्ह्‌ल्‌ड्‌यीम्यिर कझ्यमा झ्व्हॉऱ्यक्यिन  यांनी अशा प्रयुक्त्या १९३०–४० दरम्यान झटपट विकसित केल्या. त्यामुळे इलेक्ट्रॉन प्रकाशकी व्यवस्थित समजू शकली आणि अँगस्ट्रॉम (एक अँगस्ट्रॉम म्हणजे १०–१० मी. एवढे अंतर) इतक्या सूक्ष्म पातळीपर्यंत विभेदन करणे शक्य झाले.

सूक्ष्मदर्शिकीचे इतर प्रकार १९६०–७० या दशकात विकसित झाले. क्रमवीक्षण (स्कॅनिंग) इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकामुळे अगदी भिन्न प्रकारच्या वस्तूंचे विस्तृत परीक्षण करणे शक्य झाले. यामुळे वैद्यकीय व भौतिकीय विज्ञानांतील अनुसंधानाची नवीन क्षेत्रे खुली झाली. क्रमवीक्षणाची संकल्पना प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शकातही वापरण्यात आली. त्यामुळे खोल भागातील व रेषीय भिंतींमधील विभेदन करणे शक्य झाले. 

सूक्ष्मदर्शिकीच्या संशोधनात १९८० पर्यंत बरीच प्रगती झाली होती. त्यामुळे या क्षेत्रात जवळजवळ सर्व भौतिकीय प्रक्रिया (वा परिणाम) वापरणे शक्य झाले होते. मात्र या भौतिकीय प्रक्रियेला तरंगलांबी असणे आणि तिच्याद्वारे प्रतिमा निर्माण होऊ शकणे या गोष्टी गरजेच्या आहेत. अतिशय लघुतरंगलांबीच्या उच्च ऊर्जावान कणांच्या शलाकाही यासाठी उपयुक्त ठरल्या. श्राव्यातीत ध्वनी प्रतिमादर्शन प्रक्रिया म्हणून वापरणाऱ्या ध्वनिकीय सूक्ष्मदर्शकाची कल्पना १९३६ मध्ये प्रथम सुचविण्यात आली. १९७० मध्ये व्यावहारिक प्रयुक्तीच्या रूपात ती शेवटी विकसित झाली. ध्वनिकीय सूक्ष्मदर्शकाद्वारे करण्यात येणारे वस्तूंचे परीक्षण हे प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शकाने करण्यात येणाऱ्या अभ्यासासाठी पूरक ठरले. तसेच ध्वनिकीय सूक्ष्मदर्शकामुळे वस्तूंच्या मूलभूत संरचनेची जादा माहिती मिळते.

एकेका सुट्या अणू विषयीची अंतिम सूक्ष्मदर्शिकी गेर्ट बिनिंग व ⇨ हाइन्रिख रोहरर  यांनी शोधलेल्या क्रमवीक्षक सुरंग सूक्ष्मदर्शकामुळे शक्य झाली. या प्रकारच्या सूक्ष्मदर्शकात अगदी सूक्ष्म अग्रामध्ये प्रवर्तित झालेला इलेक्ट्रॉन प्रवाह एका पृष्ठभागावरून जाताना मुद्रित होऊन व नोंदला जाऊन प्रतिमा मिळते. ही प्रतिमा व्हिडिओ दर्शकावर (डिस्प्लेवर) तयार होते आणि अणूपेक्षा लहान आकारमानाचे तपशील दर्शविण्यासाठी संस्करणाने प्रतिमा अधिक स्पष्ट केली जाते. हे उपकरण यांत्रिक दृष्ट्या साधे आहे परंतु इलेक्ट्रॉनिकीच्या दृष्टीने ते सुविकसित वा गुंतागुंतीचे आहे.

सूक्ष्मदर्शिकीच्या सर्व क्षेत्रांतील नव्या प्रगत वाटचालीमध्ये इलेक्ट्रॉनिकीचा प्रभाव पडलेला दिसतो. प्रतिमासंस्करण आणि कमी विरोधाभास असणाऱ्या नमुन्याची दृश्यमानता वाढविणे, यांसाठी संगणक व अंकीय दर्शन यांचा वापर करणे ही आता नित्याची गोष्ट झाली आहे. जैव व भौतिकीय (जड) वस्तूंमधील विशिष्ट संरचना आपोआप (स्वयंचलित रीतीने) ओळखण्यासाठी या तंत्रांचा व्यापक वापर करणे, हा २००० नंतरच्या या विषयाच्या महत्त्वपूर्ण प्रगतीचा घटक बनला आहे. 

प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शक : साधा सूक्ष्मदर्शक : हातात धरावयाचे भिंग किंवा विवर्धक म्हणजे साधा सूक्ष्मदर्शक होय. हा पारदर्शक द्रव्याचा वलयाकार तुकडा असून याचा मध्यभाग जाड व फुगीर असतो आणि तो कडेला पातळ होत जाईल अशा रीतीने त्याचे शाणन (घासण्याची वा उगाळण्याची क्रिया) केलेले असते. त्याने लहान वस्तूची मोठी प्रतिमा निर्माण होऊ शकते. सामान्यपणे साधा सूक्ष्मदर्शक म्हणजे दुहेरी बहिर्गोल, सपाट बर्हिगोल (एक बाजू सपाट व दुसरी बहिर्गोल असलेले भिंग) प्रकारचे भिंग किंवा संयुक्त भिंग (भिंगांची प्रणाली) असते. संयुक्त भिंगात भिंगांच्या एकत्रित कार्यातून प्रतिमा तयार होते. साध्या सूक्ष्मदर्शकाला सामान्यपणे विवर्धक म्हणतात. वापरण्यासाठी, हाताळण्यासाठी किंवा वाहून नेण्यासाठी सोयीस्कर व्हावा म्हणून तो अनेक यांत्रिक रूपांत बंदिस्त करतात. उदा., हातात धरून वापरता येण्यासाठी विवर्धक भिंग सोयीस्कर मूठ असलेल्या धारकात, बैठकीत किंवा घडीच्या डबीत बसवितात. त्याला पुष्कळदा वाचनासाठीचे भिंग म्हणतात. कमी किंवा मध्यम वर्धनक्षमतेच्या भिंगांची जोडी चष्म्याच्या चौकटीत (काडीत) बसवितात. अशा प्रकारे अधू दृष्टीच्या व्यक्तींसाठी वर्धनक्षम साहाय्यक साधन म्हणून चष्मा वापरतात [→  चष्मा]. बऱ्याचदा याहून अधिक वर्धनक्षमतेची भिंगे नळीसारख्या दंडगोलात बंदिस्त करतात, असे साधन थेट डोळ्यासमोर धरून वापरता येते. घड्याळजी किंवा रत्नपारखी मंडळी याचा उपयोग करतात [→  भिंग].

मुळात साधा विवर्धक वापरताना निरीक्षकाला स्वतःचा डोळा वस्तूच्या नजीक ठेवता येतो. वस्तू जेवढी डोळ्याच्या अधिक जवळ असते, तेवढा अधिक मोठा कोन ती डोळ्याशी करते. अशा प्रकारे वस्तू अधिक मोठी दिसते. तथापि, वस्तू डोळ्याच्या फारच जवळ असल्यास तिची डोळ्यात स्पष्ट प्रतिमा निर्माण होऊ शकत नाही. निरीक्षक व वस्तू यांच्यामध्ये विवर्धक भिंग धरल्यास निर्माण होणारी तिची भ्रामक प्रतिमा निरीक्षकाला तिच्यावर लक्ष केंद्रित करण्याच्या दृष्टीने पुरेशा अंतरावर तयार होते. शक्य तेवढी सुस्पष्ट प्रतिमा मिळण्यासाठी विवर्धक डोळ्याच्या थेट समोर धरावा लागतो. नंतर सुस्पष्ट प्रतिमा दिसेपर्यंत इष्ट वस्तू डोळ्याकडे आणतात. जेथे सुस्पष्ट भ्रामक प्रतिमा दिसते, त्याच्या जास्तीत जास्त जवळ वस्तू आणल्यास तेथे सर्वाधिक वर्धन झालेले दिसते. बहुतेक व्यक्तींसाठी (प्रतिमेचे) हे अंतर सर्वसाधारणपणे सु. २५ सेंमी. असते. व्यक्तीच्या वयाबरोबर हे अंतरही वाढत जाते. अशा रीतीने वयस्कर व्यक्तींसाठी विवर्धक हे सुस्पष्ट प्रतिमा मिळविण्याचे उपयुक्त साधन होते.

विवर्धकाने निरीक्ष्य वस्तू कितीपट मोठी दिसते त्या पटीला विवर्धकाची वर्धनक्षमता म्हणतात आणि वस्तूचे पाहता येऊ शकणारे आकार म्हणजे दृष्टिक्षेत्र होय. वर्धनक्षमता व दृष्टिक्षेत्र यांचा प्रकाशीय प्रणालीच्या भूमितीशी परस्परसंबंध असतो. विवर्धकाने वस्तू सुस्पष्ट दिसण्यासाठी आवश्यक असलेल्या अंतराला (सु. २५ सेंमी.) विवर्धकाच्या केंद्रांतराने भागले असता विवर्धकाच्या वर्धनक्षमतेचे अंदाजे मूल्य मिळते. उदा., ५ सेंमी. केंद्रांतराच्या भिंगाची वर्धनक्षमता ५ (प्रतींची) असेल व सर्वसाधारणपणे ती ‘५ X’ अशी लिहितात.

बृहत्‌दर्शक भिंगाचा व्यास डोळ्यातील बाहुलीच्या आकारमानाच्या दृष्टीने पुरेसा किंवा मोठा असल्यास दिसणारी भ्रामक प्रतिमा तत्त्वतः वस्तूच्याच तेजस्वितेची भासेल. भिंगाचे दृष्टिक्षेत्र या कार्यकारी व्यासापेक्षा भिंगाचा व्यास किती जास्त आहे त्या अंतरातील फरक, तसेच भिंगाचे डोळ्यापासूनचे अंतर यांनी भिंगाचे दृष्टिक्षेत्र निश्चित होते. भिंगामधील विपथने व भिंग वापरण्याची तऱ्हा या दोन्ही बाबींवर वर्धित भ्रामक प्रतिमा कशी दिसेल ते अवलंबून असते.

आ. १. सामान्य विवर्धक : (१) दुहेरी बहिर्गोल विवर्धक, (२) द्विक् विवर्धक, (३) कॉडिंग्टन विवर्धक, (४) हेस्टिंग्ज त्रिक् विवर्धक, (५) अवर्णी विवर्धक.विविध विपथनांचा प्रतिमेच्या रेखीवपणावर व गुणवत्त्वेवर परिणाम होतो. वर्णविपथनामुळे प्रतिमेच्या उच्च विरोधाभासयुक्त भागाभोवती रंगीत छटा वा किनारी निर्माण होतात. गोलीय विपथनामुळे प्रतिमा पुसट किंवा विकृत झालेली दिसते. भिंगाचा सापेक्ष रंध्रव्यास (कार्यकारी व्यास भागिले केंद्रांतर) जसा वाढतो, तसेच त्याचे विपथन वाढते. म्हणून ज्या भिंगाचा व्यास त्याच्या केंद्रांतराच्या दुप्पट आहे, त्या भिंगाची विपथने ही ज्या भिंगाचा व्यास त्याच्या केंद्रांतरापेक्षा कमी आहे, त्याच्या विपथनांपेक्षा अधिक वाईट असतात. अशा रीतीने लघू केंद्रांतराच्या भिंगामुळे उच्च वर्धनक्षमता परंतु लहान दृष्टिक्षेत्र, तर दीर्घोत्तर केंद्रांतराच्या भिंगाने कमी वर्धनक्षमता मात्र अधिक मोठे रेषीय दृष्टिक्षेत्र साध्य होते. [→  प्रकाशीय व्यूहांतील विपथन].

विवर्धकांचे प्रकार : विवर्धकांचे अनेक प्रकार आहेत. वर्धनाची गरज व विवर्धक वापरण्याचा उद्देश यांच्यावर विवर्धकाच्या प्रकाशीय आराखड्याची निवड (विवर्धकाचा प्रकार) अवलंबून असते. कमी वर्धनासाठी २-३ प्रतींचे, साधे, दुहेरी बहिर्गोल भिंग वापरायला योग्य असते. भिंगाचे पृष्ठभाग विशिष्ट अगोलीय असल्यास प्रतिमेमध्ये सुधारणा करता येते. प्लॅस्टिकाच्या ओतीव भिंगात हे सहज साध्य होते. विवर्धक वजनाने हलका होण्यासाठी फ्रेनेल भिंग वापरता येते. फ्रेनेल भिंग सर्वसाधारणपणे पातळ, उठावरेखित व प्लॅस्टिक पटलाचे असते. त्याच्या या पायरीपायरीसारख्या स्वरूपामुळे त्याचे प्रकाशीय गुणधर्म पुष्कळ जाड अशा भिंगासारखे असतात. याच्या पृष्ठभागावरील सकेंद्री खोबणींच्या मालिकेमुळे याला वक्रता येते. सर्वसामान्य साध्या भिंगासारखे याचे पर्याय वा प्रकार असून त्यात अगोलीय भिंगाचे काही फायदे असतात. तथापि, यावरच्या आवश्यक अशा सममित खाचांमुळे (पन्हळींमुळे) प्रकाशाचे प्रकीर्णन (विखुरण्याची क्रिया) होऊन प्रतिमेची गुणवत्ता घटते. उच्चतर (३–१० प्रतींच्या) वर्धनक्षमतेसाठी विवर्धकांची अनेक रूपे वा घाट आहेत. त्यांमध्ये साध्या भिंगाऐवजी संयुक्त घटक म्हणजे अपसारी भिंगप्रणाली वापरतात. संयुक्त घटकात अनेक भिंगे एकत्र बसविलेली किंवा कधीकधी एकत्र संयोजित केलेली असतात. संयुक्त विवर्धकांत अगोलीय पृष्ठभाग वापरणे उपयुक्त असले, तरी त्याचा खर्च अधिक होतो.

दोन भिंगे वापरून विवर्धकाच्या विकृतीत अपेक्षित असलेली थेट सुधारणा करणे शक्य होते. या प्रकारचा विवर्धक हायजेनियन दूरदर्शकातील नेत्रभिंगावर आधारलेला आहे. हायजेनियन नेत्रभिंगात दोन सपाट बहिर्गोल भिंगे असून या भिंगांच्या सपाट बाजू डोळ्यासमोर येतात. पार्श्व वर्णविपथन दुरुस्त व्हावे म्हणून या नेत्रभिंगातील घटकांमध्ये एका केंद्रांतराएवढे अंतर ठेवलेले असते. प्रतिमानिर्मितीच्या गुणधर्मांची विभागणी व तरतूद या दोन घटकांकडून होते. यामुळे या विवर्धकाचे गोलीय विपथन व विकृती त्याच वर्धनक्षमतेच्या साध्या भिंगाच्या तुलनेत खूप कमी असतात.

कॉडिंग्टन विवर्धकात दोन घटक भिंगांच्या एकत्रीकरणातून एक जाड भिंग तयार झालेले असते. जाड भिंगाच्या मध्यभागी कापून खाच पाडलेली असते. या खाचेमुळे प्रतिमा निर्माण करणाऱ्या प्रकाशाचा सर्वांत कमी विपथने असलेला भाग निवडला जातो. विवर्धकाचा हा अभिकल्प साधा व स्वस्त आहे परंतु या विवर्धकाचे कार्यकारी अंतर अत्यल्प असणे गरजेचे असते, हा यातील दोष आहे.

स्टाइनहील किंवा हेस्टिंग्ज प्रकारचे विवर्धक अधिक जटिल (गुंतागुंतीचे) असून यांत वर्णविपथन व विकृती यांची अधिक चांगली दुरुस्ती (वा शुद्घी) होण्यासाठी तीन किंवा अधिक घटक वापरतात. अगोलीय पृष्ठभाग व कमी घटकांचा वापर हा एकूणच चांगला उपाय आहे. स्टाइनहील विवर्धकात फ्लिंट भिंगांच्या जोडी दरम्यान द्विबहिर्गोल क्राउन भिंग संयोजित केलेले (चिकटविलेले) असतात.

आ. २. संयुक्त सूक्ष्मदर्शकाचे रेखाचित्र : (१) डोळा, (२) नेत्रभिंग, (३) वस्तुभिंग.

संयुक्त सूक्ष्मदर्शक : साध्या विवर्धकाच्या भूमितीय वस्तुस्थितींमुळे त्याच्या वर्धनक्षमतेवर मर्यादा पडतात. यावर मात करण्यासाठी संयुक्त सूक्ष्मदर्शक वापरतात. या सूक्ष्मदर्शकातील प्रतिमा दोन भिंगांनी किंवा भिंगांच्या प्रणालींनी तयार होते. म्हणजे एका भिंगाने वस्तूची मोठी प्रतिमा तयार होते आणि या पहिल्या भिंगाने तयार झालेल्या मोठ्या प्रतिमेचे दुसऱ्या भिंगाने वर्धन होते. (आ. २).

वस्तुभिंगाचे केंद्रांतर कमी असून वस्तुभिंग परीक्ष्य वा निरीक्ष्य वस्तूलगत असते. नेत्रभिंग या दुसऱ्या भिंगाच्या केंद्रपटलामध्ये खरी प्रतिमा तयार करण्यासाठी वस्तुभिंगाचा उपयोग होतो. नंतर नेत्रभिंगामुळे या प्रतिमेची साध्या विवर्धकाप्रमाणे मोठी भ्रामक प्रतिमा निर्माण होते व ती निरीक्षक पाहू शकतो. संयुक्त सूक्ष्मदर्शकाची वर्धनक्षमता वस्तुभिंग व नेत्रभिंग यांच्या वर्धनांच्या गुणाकाराएवढी असते. सिद्घांततः एका ओळीत अनेक साधे सूक्ष्मदर्शक वापरता येऊ शकतील. व्यवहारात मात्र विपथने, परावर्तन इ. दोषांमुळे संयुक्त सूक्ष्मदर्शकात दोनच भिंग प्रणाली वापरण्याची मर्यादा पडते.

मूलभूत प्रकारच्या सूक्ष्मदर्शकांत या दोन भिंगांशिवाय एक शरीरनलिका (किंवा काया) असते. तिच्यातही दोन्ही भिंगे उचित अंतरावर ठेवता येतात. या सूक्ष्मदर्शकात प्रकाशन प्रणाली असते. या प्रणालीमधून प्रकाश प्रेषित होतो किंवा निरीक्ष्य वस्तूकडून येणारा प्रकाश ती परावर्तित करते. सूक्ष्मदर्शकाचे केंद्रीकरण करणारी कोणती तरी पद्घती सर्वसाधारणपणे त्यात असावी लागते. तसेच निरीक्ष्य वस्तूला आधार देण्याची व तिचे स्थान निश्चित करण्याची सोयही सूक्ष्मदर्शकात अंतर्भूत केलेली असते.

एकनेत्री हे संयुक्त सूक्ष्मदर्शकाचे मूलभूत रूप असते. त्यात एका नलिकेच्या एका टोकाशी वस्तुभिंग तर दुसऱ्या टोकाशी एक नेत्रभिंग बसविलेले असते. वस्तू दोन्ही डोळ्यांनी पाहता यावी म्हणून नळीच्या एका टोकाशी एक वस्तुभिंग असते आणि दुसऱ्या टोकाशी द्विनेत्री नेत्रभिंगाची योजना केलेली असते. द्विनेत्री नेत्रभिंगात एकसारख्या म्हणजे सुजोड नेत्रभिंगांची जोडी असते. प्रकाश शलाका विभागणारा प्रचिनाकार लोलक वापरल्याने वस्तुभिंगाने तयार झालेल्या प्रतिमेपासून निघणारा अर्धा प्रकाश प्रत्येक डोळ्याकडे जातो. हे लोलक फिरविता येणाऱ्या परिभ्रमी यांत्रिक जोडणीत बसविलेले असतात. नेत्रभिंगामध्ये प्रकाशाचे विभाजन (विभागणी) उचित रीतीने होते. यामुळे डोळ्यांच्या बाहुल्यांमध्ये निरीक्षकाला आवश्यक असलेले अंतर जुळून येते. त्रिमितीय सूक्ष्मदर्शकात दोन वस्तुभिंगे व दोन नेत्रभिंगे वापरतात. यामुळे प्रत्येक डोळ्याला वस्तू (वस्तूची प्रतिमा) स्वतंत्रपणे दिसते. परिणामी प्रतिमा त्रिमितीय भासते.

प्रकाशकी : सूक्ष्मदर्शकाचा प्रकाशकीय अभिकल्प (आराखडा) तयार करताना काही भूमितीय बंधने येणे उघडच आहे. सूक्ष्मदर्शकातून पाहिले असता ज्या किमान अंतरावर दोन बिंदू वेगळे दिसू शकतात, त्या अंतराला सूक्ष्मदर्शकाचे संपादनीय (साध्य) विभेदन म्हणतात. संपादनीय विभेदन हा सूक्ष्मदर्शकाचा पहिला महत्त्वाचा गुणधर्म आहे. सूक्ष्मदर्शकाचा हा गुणधर्म सर्वसाधारणपणे तपशिलातील भेद ओळखण्याची डोळ्यांची क्षमता तसेच प्रतिमानिर्मितीमागील भौतिकीय शास्त्र यांद्वारे निश्चित होतो.

तपशिलातील फरक ओळखण्याची डोळ्यांची क्षमता पर्यायाने अनेक प्रचलांवर अवलंबून असते. उदा., प्रकाशनाची तीव्रता वा पातळी आणि वस्तूच्या गडद व तेजस्वी भागांदरम्यानचे विरोधाभासाचे प्रमाण (मात्रा). प्रकाश वाजवी प्रमाणात असतानाच्या परिस्थितीत दिसण्याची संवेदनशीलता चांगली असलेल्या सर्वसाधारण डोळ्याने उच्च विरोधाभास असलेले आणि किमान एक आर्क मिनिट एवढा अंतरित कोन करणारे दोन बिंदू पाहता येतात. अशा रीतीने पाहण्यासाठीच्या २५ सेंमी. या नाममात्र अंतरावर हे बिंदू एकमेकांपासून किमान ०·१ मिमी. अंतरावर असायला हवेत, नाहीतर ते डोळ्याला वेगळे दिसू शकणार नाहीत. वस्तू १० पट मोठी दाखविणाऱ्या साध्या विवर्धकाने निरीक्षक कदाचित ०·०१ मिमी. अंतरावरील दोन बिंदू वेगळे पाहू शकतो. वस्तू शंभरपट मोठी दाखविणाऱ्या संयुक्त सूक्ष्मदर्शकाने निरीक्षक ०·००१ मिमी. अंतरावर असलेले बिंदू पाहू शकेल, अशी अपेक्षा करता येते परंतु संयुक्त सूक्ष्मदर्शकातील उच्च वर्धनामध्ये जादा गुंतागुंत निर्माण होते. जेव्हा विभेदित करावयाची परिमाणे (मापे) प्रकाशाच्या तरंगलांबीच्या जवळपास येतात, तेव्हा वस्तूवरील तपशील विभेदित करण्याच्या डोळ्याच्या क्षमतेवर विवर्तनाच्या परिणामाचा विचार करणे भाग असते.

सूक्ष्मदर्शकाच्या विभेदन व प्रकाश संकलन करण्याच्या क्षमता वस्तुभिंगांच्या संख्यात्मक रंध्रव्यासाने निश्चित होतात. जसे भिंग अधिक मोठे होत जाते किंवा जसा प्रणमनांक वाढत जातो, तसा संख्यात्मक रंध्रव्यास वाढत जातो. सूक्ष्मदर्शकाच्या संख्यात्मक रंध्रव्यासाची नमुनेदार मूल्ये पुढीलप्रमाणे असतात : कमी वर्धन असलेली वस्तुभिंगे ०·१, शुष्क वस्तुभिंगे ०·९५ व निमज्जित वस्तुभिंगे १·४. शुष्क वस्तुभिंगे हवेतील वस्तूंसाठी वापरतात. निमज्जित वस्तुभिंगांच्या बाबतीत बहुधा पारदर्शक तेल हा द्रव आवश्यक असतो आणि वस्तू व वस्तुभिंगांचा पहिला घटक यांच्या दरम्यानच्या जागेत हा द्रव भरतात.

प्रकाशाची तरंगलांबी व संख्यात्मक रंध्रव्यास यांद्वारे विभेदनाची मर्यादा ठरते. अधिक संख्यात्मक रंध्रव्यासाचे भिंग वापरून किंवा कमी तरंगलांबीचा प्रकाश वापरून विभेदन वाढू शकते. निमज्जित वस्तुभिंगात प्रकाशाची प्रभावी तरंगलांबी ही निरीक्ष्य वस्तू ज्या माध्यमात असते, त्या माध्यमाच्या प्रणमनांकाने कमी होते. सूक्ष्मदर्शिकीच्या साधनांत निमज्जन प्रतिमादर्शन तंत्रे वापरल्याने सूक्ष्मदर्शकाची विभेदन करण्याची क्षमता सुधारते.

यांत्रिक घटक : सूक्ष्मदर्शकाच्या नलिकेमुळे वस्तुभिंग व नेत्रभिंग अलग राहतात आणि प्रकाशकीय बाबी सतत समरेषण स्थितीत (एका ओळीत) हमखास राहतात. ही नलिका प्रमाणभूत लांबीची असते. तिच्यामुळे भिन्न वर्धनक्षमतांच्या वस्तुभिंगांची व नेत्रभिंगांची अदलाबदल करणे शक्य होते आणि प्रतिमेची गुणवत्ता हमखास टिकून राहते. परंपरेनुसार ही प्रमाणभूत लांबी वस्तुभिंग नलिकेला जोडणाऱ्या स्क्रूच्या आट्याच्या टोकापासून ते नलिकेच्या नेत्रभिंगाकडील विवक्षित (विशिष्ट) स्थानापर्यंत अशी मानतात. बहुतेक वापरांसाठी १६० मिमी. ही प्रमाणभूत लांबी स्वीकारली असून धातुरचनावैज्ञानिक सूक्ष्मदर्शकांसाठी २५० मिमी. ही लांबी मान्य झाली आहे. यांपैकी एका अंतराला विपथन किमान राहील अशा रीतीने सूक्ष्मदर्शकातील बहुतेक वस्तुभिंगे तयार करतात. इतर अंतरे वापरल्यास उच्च वर्धनाच्या वस्तुभिंगांसाठीच्या विपथन संतुलनावर परिणाम होईल. त्यामुळे परंपरागत सूक्ष्मदर्शकांच्या केंद्रीकरणासाठी वस्तुभिंग, नलिका व नेत्रभिंग एक दृढ घटक म्हणून हलविणे गरजेचे असते. हे साध्य करण्यासाठी संपूर्ण नलिका दंतचक्र व दंतपट्टी यंत्रणेसहित जोडलेली असते. यामुळे वस्तुभिंग व नेत्रभिंग यांच्यासह नलिका गरजेनुसार नमुन्याकडे किंवा त्याच्यापासून दूर हलविता येते.

आ. ३. कॅमेरा जोडता येणाऱ्या द्विनेत्री सूक्ष्मदर्शकातील घटक : (१) कॅमेरा, (२) नलिका, (३) सूक्ष्मदर्शक बैठक, (४) परावर्तन प्रकाशनाकरिता दिवा, (५) केंद्रीकरण यंत्रणा, (६) पारप्रकाशनाकरिता दिवा, (७) संघनक भिंगप्रणाली, (८) सूक्ष्मदर्शक मंच, (९) वस्तुभिंग, (१०) द्विनेत्री लोलक व बुबुळ अलग करता येणारे समायोजन, (११) निरीक्षकाचा डोळा, (१२) नेत्रभिंग.नमुना बहुधा काचेच्या पट्टीवर बसवितात व नंतर सूक्ष्मदर्शकाच्या मंचावर ठेवतात. मंच थेट वस्तुभिंगाखाली असतो. मंचाबरोबर सर्वसाधारणपणे दंतचक्र व दंतपट्टी मांडणी (रचना) म्हणून कार्य करणाऱ्या दोन खुंट्या असतात. त्यांच्यामुळे सूक्ष्मदर्शकाच्या मंचावरील काचपट्टी दोन दिशांमध्ये हलविता येते. त्यामुळे नमुन्याची भिन्न क्षेत्रे तपासणे शक्य होते. वस्तुभिंगाच्या केंद्राची खोली जशी वाढते, तशी केंद्रीकरण व काचपट्टीची हालचाल यांची अचूकता वाढते. उच्च संख्यात्मक रंध्रव्यासाच्या वस्तुभिंगाच्या बाबतीत केंद्राची ही खोली १ किंवा २ म्यूमी. (म्यूमी. म्हणजे एक दशलक्षांश मीटर) एवढी अल्प असू शकते. याचा अर्थ याहून अधिक लहान वाढीसाठीही यांत्रिक घटकांमार्फत स्थिर गती पुरविली जायलाच हवी.

वाजवी खर्चात अशी अचूक स्थिर गती साध्य होण्यासाठी अनेक उपाय पुढे आले आहेत. काही अभिकल्पकांनी एकाच यांत्रिक प्रणालीत काया नलिका सरकविण्याची यंत्रणा काढून टाकून केंद्रीकरणासाठी आवश्यक असलेल्या उदग्र (उभ्या दिशेतील) हालचालींसाठीचे अनुयोजन (जुळवाजुळव) व वस्तूची पार्श्व (बाजूची) गती यांचा अंतर्भाव केला. नलिकेच्या खालील टोकामध्ये १६० मिमी. केंद्रांतराच्या रीले (पुनर्निवेश वा टप्प्यांच्या) वस्तुभिंगांची जोडी बसविणे हा अधिक सामान्य उपाय आहे. नलिकेतील हे भिंग नलिकेला स्थिर स्थितीत पक्के जोडलेले असते आणि वस्तुभिंगाचे अनंत अंतरावर पाठविलेल्या (रीले केलेल्या) प्रतिमेकडून येणारा प्रकाश स्वीकारेल, अशा तऱ्हेने नलिकेचा अभिकल्प तयार केलेला असतो. नंतर अनंत अंतरावरील वस्तूसाठीच्या विपथनांची शुद्घी करील अशा तऱ्हेने सूक्ष्मदर्शकाच्या खुद्द वस्तुभिंगाचा अभिकल्प तयार केलेला असतो. याचा पुढील फायदा आहे. पाठविलेली वा प्रेषित केलेली प्रतिमा अनंत अंतरावर असल्याने सूक्ष्मदर्शकाचा वजनाला अतिशय हलका घटक असलेल्या खुद्द वस्तुभिंगामुळे विपथनाचे संतुलन बिघडू न देता केंद्रीकरणाचा परिणाम साधणे शक्य होते.

अनेक भिन्न वर्धनक्षमतांच्या वस्तुभिंगांमधून निवड करण्याची क्षमता अंगी असण्याची पुष्कळदा सूक्ष्मदर्शक वापरणारांची इच्छा असते. यामुळे वस्तूच्या गरजांना अनुरूप असे साजेसे वर्धन निवडता येते. काही सूक्ष्मदर्शकांमध्ये भिन्न वस्तुभिंगे असणाऱ्या, सहजपणे अदलाबदल करता येण्यासारख्या नासिका घटकांची सोय केलेली असते. इतर सूक्ष्मदर्शकांमध्ये शृंगात अनेक वस्तुभिंगे असणारा, परिभ्रमण करणारा नासिका घटक वापरतात. अनेक सूक्ष्मदर्शकांत नेत्रभिंग हे चल केंद्रोत्तर (झूम) भिंगाचा भाग म्हणून तयार केलेले असते. त्यामुळे एका मर्यादित पल्ल्यामध्ये वर्धनात अखंड बदल करणे शक्य होते. 

प्रकाशन प्रणाली : दुधी काचेसारख्या पारभासी वस्तूचे निरीक्षण करण्यासाठी तिच्यातून प्रकाश पाठवितात, तसेच यासाठी प्रमाणभूत सूक्ष्मदर्शकाची प्रकाशन प्रणाली तयार केलेली असते. आधुनिक सूक्ष्मदर्शकातील प्रकाशन प्रणालीमध्ये बहुधा विजेचा दिवा हा प्रकाशाचा स्रोत आणि संघनक भिंग वा भिंगप्रणाली या दोन गोष्टी असतात. संघनकाने प्रकाशाचे केंद्रीकरण होऊन निरीक्ष्य वस्तूच्या भागात तेजस्वी व एकसारखे प्रकाशन साध्य होते. संघनकामुळे नमुनेदारपणे प्रकाशस्रोताची प्रतिमा थेट नमुन्याच्या प्रतलावर केंद्रित होते (या तंत्राला क्रांतिक प्रकाशन म्हणतात) किंवा स्रोताची प्रतिमा संघनकावर केंद्रित होते आणि ती पर्यायाने सूक्ष्मदर्शकाच्या वस्तुभिंगाच्या प्रवेशक बुबुळावर केंद्रित होते. या प्रक्रियेला कलर प्रकाशन म्हणतात. स्रोतामधील नैकविधतांना किंवा असमानतांना प्रतिमानिर्मितीच्या प्रक्रियेमध्ये सरासरी रूप प्राप्त होते, हा कलर प्रकाशनाचा फायदा आहे. सूक्ष्मदर्शकाचा पर्याप्त वापर साध्य होण्याच्या दृष्टीने स्रोताकडून येणाऱ्या प्रकाशाने वस्तू व्यापली जाणे व सूक्ष्मदर्शकाच्या वस्तुभिंगाचा प्रवेश रंध्रव्यास भरला जाणे, या दोन्ही गोष्टी महत्त्वाच्या असतात. संघनकाकडून होणाऱ्या प्रतिमानिर्मितीची गुणवत्ता बहुधा महत्त्वाची नसते. कारण एकसम प्रकाशनाची तरतूद करणे हा त्याचा मुख्य हेतू असतो. तथापि, अवस्था विपर्यासासारख्या अनुप्रयुक्तींच्या (उपयोगांच्या) बाबतीत स्रोतप्रतिमेची गुणवत्ता महत्त्वाची असते.

वस्तुभिंग : सूक्ष्मदर्शकाच्या वस्तुभिंगाची प्रकाशकी त्याचे केंद्रांतर, संख्यात्मक रंध्रव्यास व दृष्टिक्षेत्र यांद्वारे ठरते. विपथनांची शुद्घी केलेल्या वस्तुभिंगांची प्रकाशकी तरंगलांबीविषयक गरजा व सूक्ष्मदर्शकाच्या नलिकेची लांबी या जादा बाबींनी निश्चित होते.

उत्पादक २ X ते १०० X वर्धनक्षमता असलेली प्रमाणभूत वस्तुभिंगे पुरवितात. वस्तुभिंगाचे केंद्रांतर वर्धनक्षमतेच्या व्यस्त प्रमाणात असते. बहुतेक आधुनिक सूक्ष्मदर्शकांमध्ये वस्तुभिंगाचे केंद्रांतर हे नलिकेची लांबी (बहुधा १६० मिमी.) भागिले वर्धनक्षमता एवढे असते. नेत्रभिंगाचे दृष्टिक्षेत्र सु. २० मिमी. व्यास असलेल्या प्रमाण आकारमानाचे निश्चित केलेले असते. नंतर वस्तुभिंगाचे दृष्टिक्षेत्र २ X वर्धनक्षमतेच्या वस्तुभिंगासाठी १० मिमी. ते १०० X वर्धनक्षमतेच्या वस्तुभिंगासाठी ०·२ मिमी. या पल्ल्यात नक्की करतात. परिणामी सर्व वस्तुभिंगांसाठी एकूण कोनीय दृष्टिक्षेत्र सु. ७०० असते.

(१) विपथन शुद्घी वा दुरुस्ती : वस्तुभिंगाची वर्धनक्षमता जशी वाढते तसा त्याचा संख्यात्मक रंध्रव्यास व जटिलता वाढते. २ X ते ५ X एवढ्या कमी वर्धनक्षमतेची वस्तुभिंगे सर्वसाधारणपणे साधी दोन घटकांच्या जोडीच्या रूपात असतात. गोलीय विपथन व वर्णविपथन यांची शुद्घी साध्य होण्यासाठी नीच प्रणमनांकाची क्राउन काच व उच्च प्रणमनांकाची फ्लिंट काच या प्रकाशकीय काचा वापरतात. 

१० X वर्धनक्षमतेच्या वस्तुभिंगासाठी आवश्यक असलेला संख्यात्मक रंध्रव्यास ०·२५ एवढा वाढतो आणि यासाठी अधिक जटिल प्रकारच्या भिंगाची गरज असते. या गोलीय विपथनाची शुद्घी सहजपणे होते. परंतु भिंग घटकांसाठी साधारण काचा वापरलेल्या असल्यास भिंगात अवशिष्ट वर्णविपथन आढळते. बहुतेक प्रकाशकीय उपयोगांसाठी हे महत्त्वाचे नसते. सूक्ष्मदर्शकाच्या सीमांत उच्च वर्धनक्षमता (२५ X पेक्षा जास्त) असलेल्या वस्तुभिंगांसाठी हे विपथन वर्णीय अस्पष्टतेच्या रूपात दिसते. साधारण काचांपेक्षा भिन्न अपस्करण गुणधर्म असलेल्या प्रकाशकीय काचा वापरणे ही अवशिष्ट विपथन दुरुस्त करण्याची एकमेव पद्घत आहे. या कामासाठी उपयुक्त असलेल्या अगदी थोड्याच अशा काचा किंवा स्फटिकी द्रव्ये आहेत. या काचा वापरून तयार केलेल्या वस्तुभिंगांना अपोक्रोमॅट म्हणजे गोलीय व वर्ण विपथनरहित भिंगे म्हणतात.

सूक्ष्मदर्शकाच्या बहुतेक परंपरागत वस्तुभिंगांमुळे सपाट पृष्ठभागयुक्त प्रतिमा निर्माण होत नाही. सूक्ष्मदर्शकाच्या दृश्य उपयोगामध्ये सर्वसाधारणपणे अंगभूत क्षेत्रीय वक्रता थोडीच महत्त्वाची असते. कारण प्रतिमेचे परीक्षण करताना डोळ्याची जुळवून घेण्याची क्षमता यथायोग्य असते. तथापि, व्हिडिओ किंवा छायाचित्रीय प्रणालीच्या बाबतींत क्षेत्रीय वक्रता ही समस्या निर्माण होते. यासाठी सपाट क्षेत्र भिंगे असलेली खास प्रकारची वस्तुभिंगे तयार केली आहेत. 

(२) उच्च वर्धनक्षमता वस्तुभिंग : ही तयार करताना अनेक अडचणी पुढे येतात. कारण संख्यात्मक रंध्रव्यास व वर्धनक्षमता जशी वाढतात तसे वस्तुभिंगाचे केंद्रांतर कमी होते. उच्च वर्धनक्षमतांच्या वस्तुभिंगांसाठी कार्यकारी अंतर म्हणजे वस्तुभिंग ते वस्तूपर्यंतचे अंतर कमी होते. उच्च वर्धनक्षमतेसाठी भिंग प्रणालीत जादा घटक वापरणे गरजेचे असते. यामुळे कार्यकारी अंतर आणखी कमी म्हणजे केंद्रांतराच्या केवळ १० ते २० टक्के एवढे होते. अशा प्रकारे ४० X वर्धनक्षमता व ४ मिमी. केंद्रांतर असलेल्या वस्तुभिंगासाठी कार्यकारी अंतर ०·४ मिमी. पेक्षा कमी असू शकेल, हा प्रश्न उद्‌भवतो. कार्यकारी अंतर असलेली अनेक वस्तुभिंगे बनविली आहेत. यांमध्ये वस्तू व नेत्रभिंग यांच्यामध्ये ऋण भिंगघटक वापरलेला असतो. व्हिडिओ अभिज्ञातकाबरोबर ही वस्तुभिंगे वापरणे ही खास मोलाची गोष्ट आहे.

निमज्जित वस्तुभिंग हे सूक्ष्मदर्शकासाठी उपलब्ध असलेले सर्वाधिक वर्धनक्षमतेचे वस्तुभिंग आहे. या प्रकारचे वस्तुभिंग वापरताना सूक्ष्मदर्शकाच्या काचपट्टीवरील वस्तू व वस्तुभिंगाचा तळ यांच्या दरम्यान तेलाचा थेंब ठेवावा लागतो. नंतर वस्तुभिंग या थेंबाच्या संपर्कात येईपर्यंत ते काचपट्टीकडे हलवितात. या तेलाचा प्रणमनांक नमुनेदारपणे वस्तुभिंगाच्या पहिल्या घटकाच्या काचेच्या प्रणमनांकाशी जुळणारा असतो. हा प्रणमनांक हवेच्या प्रणमनांकाहून जास्त असतो. अशा प्रकारे प्रणमनांक वाढवून संख्यात्मक रंध्रव्यास वाढून उच्चतर वर्धन शक्य होते. निमज्जित वस्तुभिंगातील पहिला घटक साधारणपणे अतिअर्धगोल असतो. तो काचपट्टी व उर्वरित वस्तुभिंग यांच्या दरम्यान विपथनरहित युग्मक म्हणून कार्य करतो. उच्च संख्यात्मक रंध्रव्यासाच्या निमज्जित वस्तुभिंगात नमुनेदारपणे अतिअर्धगोलानंतर एक किंवा दोन विपथनरहित संकलक असतात व त्यानंतर दुहेरी भिंगांचे दोन वा अधिक संच असतात. अशा वस्तुभिंगांची वर्धनक्षमता ५० X ते १०० X  असते.

(३) केंद्राची खोली : सूक्ष्मदर्शकाच्या बहुतेक वस्तुभिंगांच्या मोठ्या संख्यात्मक रंध्रव्यासामुळे त्यांच्या केंद्रीकरणासाठीच्या गरजांवर मोठ्या मर्यादा पडतात. संभाव्य सर्वोच्च विभेदन मिळवू शकणाऱ्या दृष्टीने केंद्राची खोली महत्त्वाची असते.

नेत्रभिंग : निरीक्षकाला आरामशीर पद्घतीने प्रेषित (पाठविलेल्या) प्रतिमेचे परीक्षण करता येईल या दृष्टीने नेत्रभिंग निवडतात. सर्वसाधारणपणे नेत्रभिंगाची वर्धनक्षमता १० X पेक्षा जास्त नसते. त्याचे दृष्टिक्षेत्र एकूण सु. ४०० असते. एवढे दृष्टिक्षेत्र सापेक्षत: साध्या प्रकाशकीय अभिकल्पासाठी सोयीचे असते. निरीक्षकाने डोळा नेत्रभिंगाच्या निर्गमन बुबुळानजीक लावावयाचा असतो. या बिंदूपाशी नेत्रभिंगापासून दूर जाणारे प्रकाशकिरण एकत्र येतात. बहुतेक बाबतीत नेत्र उंची (निर्गमन बुबुळापासून ते नेत्रभिंगाच्या अखेरच्या घटकापर्यंतचे अंतर) सु. १ सेंमी. ही इष्ट असते. नंबरचा चष्मा वापरणाऱ्या निरीक्षकाच्या दृष्टीने फारच अल्प नेत्र उंची पाहण्यासाठी अडचणीची ठरते. नेत्रभिंगातून पाठविलेली प्रतिमा निरीक्षकाला थेटपणे पाहता यावी, हा वर उल्लेखिलेल्या सर्व नेत्रभिंगाचा उद्देश असतो. छायाचित्रीय नोंद करण्याच्या पद्घतीसाठी पुढील गोष्ट आवश्यक असते. खरी प्रतिमा फिल्मधारकाकडे किंवा भिंग नसलेल्या कॅमेऱ्याकडे पाठविली जाते. नेत्रभिंग काढून घ्यायचे व फिल्मधारक थेट नेत्रभिंगाच्या केंद्रीय प्रतलात ठेवायचा, याला हा एक पर्याय आहे. अशा रीतीने प्रतिमा नेत्रभिंगापासून थेटपणे अडविली जाते. विशिष्ट रीतीने अभिकल्पित केलेले (बनविलेले) प्रक्षेपण नेत्रभिंग वापरणे हा अधिक चांगला पर्याय आहे. प्रतिमा फिल्मशी युग्मित करून उचित वर्धनक्षमता मिळण्यासाठी हे भिंग जुळवून घेता येते. छायाचित्रीय प्रणालीच्या गरजा सामावून घेण्यासाठी अशा प्रकारच्या नेत्रभिंगात वर्णविपथन शुद्घीमधील बदल अंतर्भूत करणे शक्य होते.

व्हिडिओ संकेताच्या रूपातील वर्धित प्रतिमा पकडण्यासाठी इलेक्ट्रॉनीय अभिज्ञातकाचा वापर करणे हा अधिक रूढ मार्ग आहे. हा व्हिडिओ संकेत थेट दर्शकावर पाहता येतो किंवा तो संगणकाकडे पाठवितात. काही प्रतिमांच्या संस्करणासाठी संगणक वापरता येतो. 

 

विशेषीकृत प्रकारचे सूक्ष्मदर्शक : खास प्रकारच्या संयुक्त सूक्ष्मदर्शकांत प्रतिमेची मोठी केलेली प्रतिमा मिळविण्यासाठी प्रतिमानिर्मितीच्या दोन प्रणाली असतात. प्रतिमानिर्मितीसाठी या उपकरणांत इलेक्ट्रॉन, क्ष-किरण, ध्वनी किंवा इतर प्रकारचे प्रारण वापरतात. मोठ्या प्रतिमा निर्माण करण्यासाठी विद्युत् चुंबकीय किंवा स्थिर विद्युतीय क्षेत्रे अथवा आरसे वापरतात. या प्रतिमा दृश्य नसल्याने प्रतिमेची नोंद व विश्लेषण करण्यासाठी छायाचित्रण, दूरचित्रवाणी व खास प्रकारचे ग्राही वापरावे लागतात. खास प्रकारच्या सूक्ष्मदर्शकांची नावे त्यांत वापरलेल्या प्रारणावरून आलेली आहेत. उदा., इलेक्ट्रॉन, क्ष-किरण, आयन व श्राव्यातीत सूक्ष्मदर्शक.

भिंगप्रणाली वापरणाऱ्या संयुक्त सूक्ष्मदर्शकांचे कार्य करण्याचे तत्त्व एकसारखेच असते. मुळात सर्वसाधारण प्रयोगशालीय सूक्ष्मदर्शकाची (दीप्त क्षेत्र सूक्ष्मदर्शकाची) विशेषीकृत किंवा विशिष्ट कामांसाठी सुधारित केलेली रूपे म्हणजे खास प्रकारचे संयुक्त सूक्ष्मदर्शक होत. उदा., प्रकाशीय किंवा फोटॉन (प्रकाशकण) सूक्ष्मदर्शकांत प्रतिमानिर्मितीसाठी ३८० ते ७६० नॅमी. (१ नॅमी. म्हणजे १०–९ मीटर किंवा एक अब्जांश मीटर) तरंगलांबीचा प्रकाश वापरतात. या सूक्ष्मदर्शकांत प्रयोगशालीय सूक्ष्मदर्शक तसेच त्याची पुढील परिवर्तित रूपेही येतात : केशनलिका, अपकेंद्रत्सारी, रासायनिक, तुलनात्मक, स्फटिकवैज्ञानिक, अदीप्त (गडदक्षेत्र), विच्छेदनीय, अनुस्फुरण, संकलक, व्यतिकरण, अधोमुख सूक्ष्मप्रक्षेपक, संग्रहालय, अणुकेंद्रीय मार्गण, शिलावर्णन, प्रावस्था, प्रस्फुरक व पार्श्वदृश्य सूक्ष्मदर्शक.

परावर्तक सूक्ष्मदर्शकांत भिंगप्रणाली ऐवजी आरसा वापरतात. अवरक्त सूक्ष्मदर्शकात ७०० नॅमी.पेक्षा अधिक तरंगलांबीचे प्रारण वापरतात, तर जंबुपार सूक्ष्मदर्शकात १८०–४०० नॅमी. तरंगलांबीचे प्रारण वापरतात. जंबुपार सूक्ष्मदर्शकासाठी परावर्तक प्रकाशकीय घटकांची आणि खास प्रकारच्या क्वॉर्ट्झ खनिजाची किंवा स्फटिकी वस्तुभिंगांची आवश्यकता असते. वर्ण-स्थानांतरण सूक्ष्मदर्शकांत जंबुपार किंवा इतर अदृश्य प्रारणाने निर्माण केलेले तपशील उघड कण्यासाठी प्रकाशाच्या तीन भिन्न तरंगलांब्या उपयोगात आणतात.

इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, क्ष-किरण व बीटा कण सूक्ष्मदर्शकांत प्रतिमा बहुधा अनुस्फुरक पडद्यावर नोंदली जाते किंवा प्रतिमेचे छायाचित्र काढले जाते. प्रत्यास्थ (स्थितिस्थापक) प्रणालीत यांत्रिकी कंपने निर्माण करतात आणि ही कंपने हा ध्वनिकीय सूक्ष्मदर्शकाचा आधार असतो. हा सूक्ष्मदर्शक शरीरातील बाह्य पदार्थाचे स्थान निश्चित करण्यासाठी किंवा परावर्तक पृष्ठभागांचे विश्लेषण करण्यासाठी वापरतात.

त्रिमिती सूक्ष्मदर्शक : द्विनेत्री त्रिमिती सूक्ष्मदर्शक हे मुळात शेजारी शेजारी बसविलेल्या सुजोड (जुळत्या) सूक्ष्मदर्शकांची जोडी असते. त्यांच्या प्रकाशीय अक्षांमध्ये बहुधा लहान कोन असतो. प्रत्येक डोळ्यासाठी वस्तूची प्रतिमा स्वतंत्रपणे तयार होते आणि वस्तूवरील उंचीमधील भेद ओळखू शकणारा त्रिमितीय परिणाम टिकून राहतो. सूक्ष्मदर्शकासाठी असलेले अभिकल्पविषयक प्रचल योग्य रीतीने निवडून हा परिणाम अतिशयोक्त वा जादा होऊ (वाढू) शकतो. व्यावहारिक कारणांमुळे अशा उपकरणाची वर्धनक्षमता बहुधा ५ ते ५० प्रतींच्या दरम्यान असते, ज्यामध्ये हत्यारे किंवा प्रयुक्त्या यांची सूक्ष्म जुळवाजुळव करावयाची असते, अशा कोणत्याही कामांकरिता हे सूक्ष्मदर्शक मोलाचे ठरतात. उदा., जीववैज्ञानिक प्रयोगशाळांतील विच्छेदन आणि शस्त्रक्रियागृहातील सूक्ष्मशस्त्रक्रिया कार्यपद्घतींत या सूक्ष्मदर्शकांचा चांगला उपयोग होतो. इलेक्ट्रॉनीय उद्योगांत मध्यम वर्धनक्षमतेचे त्रिमिती सूक्ष्मदर्शक याहून अधिक व्यापक प्रमाणात वापरतात. या उद्योगात कामगारांना तसेच संगणक-नियंत्रित यंत्रांना या सूक्ष्मदर्शकांमुळे संकलित मंडलांच्या सूक्ष्म चिपांवर विद्युत् बंधस्थाने (लीड) बद्घ करणे शक्य होते.

 

ध्रुवणकारक सूक्ष्मदर्शक : या प्रचलित सूक्ष्मदर्शकात ध्रुवणकारी परिणामांच्या तपशिलांचे मापन करू शकणाऱ्या जादा सोयी उपलब्ध केलेल्या असतात. याच्या प्रकाशस्रोतात ध्रुवणकारकाची किंवा ध्रुवणकारी गाळणीची सोय केलेली असते. तिच्यामुळे या सूक्ष्मदर्शकात पुरविला जाणारा प्रकाश रेषीय प्रकारे ध्रुवित होत असतो [साध्या प्रकाशात प्रकाश तरंग यादृच्छिक रीतीने आंदोलन करतात तर ध्रुवीय प्रकाशात प्रकाश तरंग विशिष्ट दिशेत (उदा., सरळ रेषेत) आंदोलन करीत असतात]. जेव्हा ध्रुवीय प्रकाश निरीक्ष्य वस्तूमधून जातो तेव्हा त्यावर एकतर परिणाम होऊ शकत नाही अथवा वस्तू द्विप्रणमनी असल्यास ध्रुवित प्रकाश भिन्न ध्रुवणे असलेल्या दोन प्रकाश शलाकांमध्ये विभाजित होऊ शकतो. नेत्रभिंगाला दुसरी गाळणी म्हणजे ध्रुवण विश्लेषक जोडलेला असल्यास एक सोडून, सर्व प्रकाशाची ध्रुवणे अडविली जातात. प्रतिमेत कमाल विरोधाभास मिळविण्यासाठी ध्रुवण विश्लेषक फिरविता येऊ शकतो. म्हणून वस्तूतून पलीकडे जाणाऱ्या प्रकाशाच्या ध्रुवणाची दिशा ठरविणे शक्य होते. नेत्रभिंगात ध्रुवणरोधकाचीही सोय करता येते. यामुळे निवडलेल्या ध्रुवण दिशांदरम्यानची प्रकाशाची अवस्था स्थानांतरित होते आणि वस्तूने निर्माण केलेल्या विवृत्तीय ध्रुवणाचे प्रमाण मोजण्यासाठी ध्रुवणरोधक फिरविता येतो.

वस्तूकडून येणाऱ्या प्रकाश शलाकेमध्ये अनिष्ट ध्रुवणरोधन निर्माण करू शकणारे प्रकाशकीय घटक टाळण्यासाठी ध्रुवणकारक सूक्ष्मदर्शकाचा अभिकल्प तयार करताना व तो बनविताना अनेक आगाऊ खबरदाऱ्या घेणे गरजेचे असते. उच्च संख्यात्मक रंध्रव्यासाची वस्तुभिंगे वापरण्यावर एक मूलभूत मर्यादा पडलेली आहे. त्यांच्यामधील पृष्ठभागावर उच्च आपतन कोन आवश्यक असल्याने काही प्रमाणात विध्रुवण निर्माण होते. हा परिणाम किमान करणारी विशेषीकृत सूक्ष्मदर्शकीय भिंगे अभिकल्पित करून तयार केली आहेत. भूवैज्ञानिक नमुन्यांतील स्फटिकांच्या स्वरूपाचे परीक्षण करण्यासाठी आणि जीववैज्ञानिक संरचनांमधील द्विप्रणमनाचे व प्रतिबलाचे (ताणाचे) विश्लेषण करण्यासाठी मुख्यत: ध्रुवणकारक सूक्ष्मदर्शक वापरतात. सूक्ष्म रसायनशास्त्रातही याचा उपयोग होतो. हा सूक्ष्मदर्शक सापेक्षत: अविनाशक असून जिवंत कोशिकांबरोबर सुरक्षितपणे वापरता येतो. व्हिडिओ तंत्रविद्येमुळे संवदेनशीलता व जीवविज्ञानातील याचे महत्त्व वाढले आहे.

धातुवैज्ञानिक सूक्ष्मदर्शक : धातूच्या पृष्ठभागांतील दोष ओळखण्यासाठी व मिश्रधातूंमधील स्फटिक कणांच्या सीमा ठरविण्यासाठी हे सूक्ष्मदर्शक वापरतात. या सूक्ष्मदर्शकात प्रकाशनाचा ऊर्ध्व (उदग्र) प्रकाशन हा प्रकार वापरतात. या प्रकाशन प्रकारात शलाका विभागकाच्या साहाय्याने प्रकाशस्रोत सूक्ष्मदर्शकाच्या नलिकेत नेत्रभिंगाखाली घातलेला असतो. प्रकाश वस्तुभिंगातून पुढे जातो आणि वस्तुभिंगातून वस्तूच्या ठिकाणी जाऊन प्रतिमा निर्माण होते. परावर्तित किंवा प्रकीर्णित होऊन परत आलेल्या प्रकाशाने नेत्रभिंगाजवळ परत प्रतिमा निर्माण होते. अशा रीतीने धातूसारख्या अपारदर्शक वस्तूंचे या सूक्ष्मदर्शकाने परीक्षण करणे शक्य होते. 

परावर्तक सूक्ष्मदर्शक : यांच्यातील वस्तुभिंगे प्रणमनक नसून परावर्तक प्रकारची असतात. यांच्यामुळे सूक्ष्मदर्शकाचा दृश्यप्रकाशाच्या व्यापक पल्ल्यात वापर करणे शक्य होते. विशेषतः जंबुपार व अवरक्त या वर्णपटाच्या अदृश्य विभागांत सूक्ष्मदर्शकी वापरणे शक्य होते. या विभागांत प्रचलित प्रकाशकीय काचा प्रेषण करीत नाहीत. या सूक्ष्मदर्शकातील वस्तुभिंगात बहुधा दोन घटक असतात. सापेक्षतः मोठा अंतर्वक्र प्राथमिक आरसा व याहून अधिक लहान बहिर्गोल द्वितीयक आरसा हे ते दोन घटक होत. प्राथमिक आरसा व वस्तू यांच्यामध्ये द्वितीयक आरसा असून त्यामुळे प्राथमिक आरशातून प्रतिमा नेत्रभिंगाच्या केंद्रीय प्रतलावर नेली जाते. परावर्तक वस्तुभिंगांमध्ये वर्णविपथने नसतात. त्यांची बहुधा गोलीय विपथनासाठी शुद्घी वा दुरुस्ती करावी लागते. या शुद्घीसाठी अगोलीय परावर्तक घटक वापरतात किंवा उचित (इष्ट) प्रणमनकारी भिंगे यात अंतर्भूत करतात. द्वितीयक आरशामुळे नेत्रभिंगाच्या बहिर्गमन बुबुळाच्या केंद्रात लहान रोध निर्माण होतो परावर्तक सूक्ष्मदर्शकाचा हा एक तोटा वा दोष आहे. या बुबुळाचा आकार वलयाकृती वा कंकणाकृती असून त्याच्या जोडीला या रोधामुळे केंद्रबाह्य अस्पष्टपणाला असाधारण आकार आलेले असतात.

अवस्था विपर्यास सूक्ष्मदर्शक : अनेक कुतूहलजनक जीववैज्ञानिक वस्तू कोशिका-भित्ती, केंद्रक व इतर पारदर्शक संरचनांच्या बनलेल्या असतात. या संरचना त्यांच्याभोवतीच्या जडविण्याच्या माध्यमाएवढाच प्रकाश पारित करतात. अशा वस्तूमध्ये रंग किंवा प्रेषण विरोधाभास नसतो. यामुळे प्रचलित सूक्ष्मदर्शक वापरून संरचनेचे निरीक्षण करणे शक्य होत नाही. तथापि, या संरचनेचा प्रणमनांक सभोवतालच्या द्रव्याच्या प्रणमनांकाहून किंचित वेगळा असतो. अशा प्रकारे अशा वस्तूमधून होणाऱ्या प्रकाशाच्या प्रसारणामुळे वस्तूमधील प्रकाशाच्या मार्गात बदल होतो. तसेच कुतूहलजनक संरचनेभोवतीच्या भागातून जाणाऱ्या प्रकाशाच्या तुलनेत त्या संरचनेतून गेलेल्या प्रकाशाच्या अवस्थेत वा प्रावस्थेत च्युती निर्माण होते. जर ही प्रावस्था च्युतीविषयक माहिती निरीक्षकाला ओळखता येऊ शकणाऱ्या तीव्रतेमधील बदलांमध्ये परिवर्तित केली, तर ही माहिती दृश्य प्रतिमा निर्माण करण्यासाठी वापरणे शक्य आहे. १९३४ मध्ये डच भौतिकीविद ⇨ फ्रिट्स झेर्निके  यांनी नेमके हेच करण्यासाठी एक पद्घत विकसित केली. अवस्था सूक्ष्मदर्शकात नमुन्याने विवर्तित केलेला प्रकाश आणि थेट व अविचलित प्रकाश यांच्यातील अवस्थांतर तरंगलांबीच्या एकचतुर्थांश व त्यापेक्षा कमी असते. विवर्तित प्रकाशाचे वेचक छानक (गालन) व्हावे म्हणून वस्तुभिंगाच्या मागील केंद्रीय प्रतलात इष्ट आच्छादन ठेवून झेर्निके यांनी हे अवस्थांतर आणखी एकचतुर्थांश तरंगलांबीने वाढविले. ज्या तरंगांच्या अवस्थांमध्ये अर्ध्या तरंगलांबीचा फरक असतो, ते तरंग एकमेकांना रद्द करतात. अवस्था प्रतिमेत ज्या स्थानी हे घडते तेथे प्रकाश पारित होत नाही. परिणामी नमुन्यातील बदलांमुळे निर्माण झालेली अवस्थांतरे ही प्रतिमेमध्ये तीव्रतेमधील फरकांच्या रूपात दिसतात.

या तंत्राने चांगल्या गुणवत्तेची प्रतिमा मिळविण्याचे अनेक मार्ग आहेत. मागील केंद्रीय प्रतलातील वलयाकृती आच्छादनावर प्रतिमा निर्माण करण्यासाठी वलयाकृती प्रकाशस्रोत वापरणे हा यांपैकी सर्वांत सामान्य मार्ग आहे. स्रोताच्या आकारातील वा आच्छादनाच्या आकारातील कडा, लहान ठिपके किंवा इतर संयोग यांचा इतर तंत्रांमध्ये वापर करतात.

 

या तंत्रामुळे सजीव कोशिकांची संरचना अभ्यासता येते. यामुळे त्यांचा अभ्यास करण्याचे हे नेहमीचे महत्त्वाचे उपकरण आहे. तेले, मेणे, रसायने, साबण, रंगलेप, अन्नपदार्थ, रबर, प्लॅस्टिके, रेझिने, पायसे व कापड यांच्या परीक्षणासाठी अवस्थांतर सूक्ष्मदर्शक वापरतात. पारदर्शक वा परावर्तक नमुन्यांमधील प्रावस्थांतील फरक मोजण्यासाठी किंवा तो दृश्यमान करण्यासाठी व्यतिकरण सूक्ष्मदर्शक वापरतात. पुढील बाबतींत हा अवस्थांतर सूक्ष्मदर्शकांपेक्षा वेगळा आहे. यात आपाती व विवर्तित तरंग अलग होत नाहीत तर प्रेषित तरंग आणि त्याच स्रोतापासून उत्पन्न झालेला दुसरा तरंग यांच्यात व्यतिकरण होते. [→  व्यतिकरणमापन]. अनुस्फुरक सूक्ष्मदर्शक हा प्रयोगशालीय संयुक्त सूक्ष्मदर्शकाचा भिन्न प्रकार आहे. याची मांडणी अशी असते की, त्यात जंबुपार, जांभळे व कधीकधी निळे प्रारण प्रविष्ट होऊन नमुन्यावर पडते आणि अनुस्फुरक बनतो. 

 

क्रमवीक्षक प्रकाशकीय सूक्ष्मदर्शक : भूमितीय प्रकाशकीय साधने व एका मोठ्या दृष्टिक्षेत्रावर सतत विपथनशुद्घी पुरविणाऱ्या प्रकाशकीय साधनांचे अभिकल्प तयार करण्याची क्षमता यांच्यामुळे सूक्ष्मदर्शकाच्या दृष्टिक्षेत्राच्या आकारमानावर मर्यादा पडतात. क्रमवीक्षक मांडणी किंवा रचना वापरल्यास लहान क्षेत्रांच्या मालिकेसाठी वस्तुभिंग वापरणे शक्य होते आणि प्रत्येक क्षेत्रावरील फले मोठ्या क्षेत्राची प्रतिमा उभारण्यासाठी वापरता येतात. शिवाय क्रमवीक्षणामुळे एका वेळी दृष्टिक्षेत्राचा केवळ एक लहान भाग प्रकाशित केला, तरी प्रतिमा मिळविणे शक्य होते. यामुळे दृष्टिक्षेत्राच्या मध्यभागी असलेल्या कुतूहलजनक वस्तूशिवाय इतर वस्तूंनी प्रकीर्णित केलेला अप्रस्तुत प्रकाश काढून टाकला जातो.

 

सूक्ष्मदर्शक उलट्या दिशेत वापरणे हा क्रमवीक्षक सूक्ष्मदर्शकासाठीचा सर्वांत साधा अभिकल्प आहे. संघनकामुळे प्रकाशस्रोत लहान रंध्रव्यासावर केंद्रित होतो. या रंध्रव्यासातून जाणारा प्रकाश पर्यायाने एक अतिशय लहान व थोडेच विवर्तन असलेला ठिपका तयार होण्यासाठी वस्तुभिंगाद्वारे वस्तूवर केंद्रित होतो. वस्तूने प्रेषित केलेल्या प्रकाशाचे परीक्षण होताना उलट (दिशेत) कार्य करणाऱ्या एका संघनकाने तो एकत्र होतो. यात सर्वसाधारणपणे प्रकाशस्रोत ज्या ठिकाणी ठेवला जाईल, त्या बिंदूजवळ प्रकाश अभिज्ञातक ठेवलेला असतो. वस्तूचे रेषा चौकट आकृतिबंधामध्ये क्रमवीक्षण करतात. प्रकाश अभिज्ञातकाकडून येणारा बदलता विद्युत् संकेत एकत्र करून दर्शकावर दर्शवितात. वस्तूमधून प्रत्येक बिंदूपाशी जाणारा प्रकाश प्रत्येक चित्रघटकाच्या निर्मितीसाठी वापरला जातो. यामुळे वस्तूने प्रकीर्णित केलेला अप्रस्तुत प्रकाश काढून टाकला जातो आणि प्रतिमेत अधिक उच्च दर्जाचा चांगला विरोधाभास निर्माण होतो.

क्रमवीक्षण आकृतिबंधातील तफावतींमध्ये मंदपणे हलणाऱ्या वस्तूपासून थोड्या अंतरावर जलद क्रमवीक्षणाचा वापर अंतर्भूत असतो. वस्तूला छेदून किंवा ओलांडून जाणाऱ्या रेषेवर प्रकाशमान ठिपका परत परत हलविण्यासाठी बहुधा उच्च गतीने परिभ्रमण करणारा आरसा वापरतात. अधिक मंद परंतु समकालीकृत गती वस्तूला उच्च गती क्रमवीक्षित रेषेपासून हलविते. उच्च गती क्रमवीक्षित रेषेची लांबी सामावून घेण्यासाठी पुरेशी क्षेत्रव्याप्ती असलेल्या वस्तुभिंगाचा वापर करणे, हे या क्रमवीक्षण पद्घतीत गरजेचे असते.

वस्तूच्या गुणधर्मांचे तपशीलवार अनुसंधान करण्यासाठी क्रमवीक्षक सूक्ष्मदर्शक वापरता येऊ शकतो. क्रमवीक्षणात प्रत्येक बिंदूपाशी भिन्न रंगांचा प्रकाश गोळा करून वर्णपटीय शोषणाचे मूल्यमापनही या अनुसंधानात करतात. यात अनुस्फुरण परिणामांचे मापन ही आणखी एक जादा शक्यता आहे. यात आत येणारा प्रकाश एका गाळणीने अडविला जातो. यामुळे या गाळणीतून फक्त अनुस्फुरक रंग प्रकाश अभिज्ञातकापर्यंत पोहोचू शकतात. 

एककेंद्र क्रमवीक्षण सूक्ष्मदर्शिकी हा क्रमवीक्षण प्रकाशकीय सूक्ष्मदर्शिकीमधील प्रगतीचा सर्वांत औत्सुक्यपूर्ण नवीन टप्पा आहे. या तंत्रात दोन सूक्ष्मदर्शक वापरतात. त्यांच्यामधून वस्तूचा एकच भाग तिच्या विरुद्घ बाजूंनी तपासतात. प्रकाशन करणाऱ्या सूक्ष्मदर्शकाने एक लहान प्रकाशित द्वारक (छिद्र) वस्तूवर केंद्रित करतात. ग्रहण सूक्ष्मदर्शक समरूप प्रकारे बनविलेला असतो. त्याच्या जोडीला या सूक्ष्मदर्शकाच्या वर्धित केंद्रीय प्रतलातील लहान द्वारकाला अनुसरून जाणारा प्रकाश अभिज्ञातक असतो. दोन्ही सूक्ष्मदर्शक अवकाशातील एकाच प्रदेशावर केंद्रीकरण करण्यासाठी जुळवितात. अप्रस्तुत प्रकाश किंवा एककेंद्र प्रतिमा प्रदेशाजवळ प्रकीर्णित होणारा कोणताही प्रकाश यामुळे अभिज्ञातकापर्यंत पोहोचण्यास प्रतिबंध होतो. नंतर तपशीलवार संकेतांमार्फत प्रतिमा तयार होण्यासाठी वस्तूचे क्रमवीक्षण करतात. एखाद्या वस्तूच्या एकाच प्रतलाची किंवा प्रकाशकीय भागाची प्रतिमा निर्माण करण्याची क्षमता एककेंद्र क्रमवीक्षण सूक्ष्मदर्शकात असते. एककेंद्र मांडणीमध्ये प्रकीर्णित व अप्रस्तुत प्रकाश स्वीकारला न जाण्याची क्रिया सर्वोत्कृष्ट असल्याने एका विशिष्ट भागातून आलेल्या प्रकाशाने प्रतिमा तयार होते. वस्तूंतील भिन्न खोलींवरच्या प्रतलांवर हे दोन सूक्ष्मदर्शक लागोपाठ केंद्रित करून अनेक क्रमवीक्षणे केल्यास या प्रतिमासृष्टीच्या संपूर्ण संचातून त्रिमितीय संरचना अटकळीने तयार करणे शक्य आहे.

इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक : इलेक्ट्रॉनांच्या मदतीने वस्तूंच्या खूपच मोठ्या वा वर्धित प्रतिमा तयार करणारी प्रयुक्ती (साधन) म्हणजे इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक होय. यात बहुधा इलेक्ट्रॉन भिंगांनी इलेक्ट्रॉनांचे केंद्रीकरण होते. प्रभावी प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शकाच्या साहाय्याने १०–४ सेंमी. इतक्या लहान आकारमानाच्या वस्तूची माहिती मिळू शकते तर वर्णपटीय सूक्ष्मदर्शकाच्या साहाय्याने १०–७ सेंमी. इतक्या लहान आकारमानापर्यंतच्या वस्तूची अप्रत्यक्ष माहिती मिळू शकते. या दोन्हींच्या दरम्यानच्या आकारमानांच्या वस्तूंचा अभ्यास इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाच्या मदतीने करतात. इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकांचे उत्सर्जन, पारगमन, क्रमवीक्षण, परावर्तन, क्षेत्र उत्सर्जन, क्षेत्र आयन, छाया इ. प्रकार आहेत. शिवाय इलेक्ट्रॉन विवर्तन कॅमेरा, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मलेखन, उच्च विद्युत् दाब उपकरणे, इलेक्ट्रॉनएषण सूक्ष्म विश्लेषक व क्षेत्र उत्सर्जन सूक्ष्मदर्शक ही उपकरणे इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाशी निगडित आहेत. [→  इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक].

इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाशिवाय इतर कण सूक्ष्मदर्शकही आहेत. तत्त्वतः ऊर्जावान कणांची कोणतीही शलाका वापरणारा सूक्ष्मदर्शक तयार करणे शक्य आहे. आयन, प्रोटॉन व पॉझिट्रॉन हे कण वापरणारी उपकरणे सिद्घ करता येण्याजोगी आहेत. तथापि, इलेक्ट्रॉनांच्या तुलनेत अशा शलाकांच्या कणस्रोतांची कार्यक्षमता खूप कमी आहे. परिणामी अशा सूक्ष्मदर्शकांचा उपयोग विशेषीकृत अध्ययनापुरताच मर्यादित राहिला आहे.

ध्वनिकीय सूक्ष्मदर्शक : सूक्ष्मतरंगांच्या कंप्रतांएवढ्या (म्हणजे सु. १०९ ते १०११ हर्ट्‌झ एवढ्या) कंप्रतांचे ध्वनिकीय तरंग या उपकरणात वापरतात. त्याच्या मदतीने वस्तूच्या प्रत्यास्थ (लवचिक) गुणधर्मांमध्ये प्रदर्शित होणाऱ्या सूक्ष्मदर्शकीय तपशिलांना दृश्य रूप देणे शक्य होते. मानवी कानांनी ओळखता येणाऱ्या हवेमधील तरंगांना सामान्यपणे ध्वनितरंग म्हणतात. मात्र ध्वनी हा अधिक व्यापक आविष्कार असून, ध्वनितरंग द्रवरूप व घनरूप पदार्थांतूनही प्रवास करतात. या सर्व तरंगांसाठी ध्वनिकी ही वर्णनात्मक संज्ञा वापरतात आणि अशा तरंगांना ध्वनिकीय तरंग म्हणतात. प्रकाशीय तरंगांना अप्रवेश्य असलेल्या द्रव्यांतून (माध्यमांतून) ध्वनिकीय तरंग सहजपणे प्रसारित होतात. यामुळे अपारदर्शक द्रव्ये, पारभासक द्रव पदार्थ तसेच प्रकाशाचे पूर्णपणे शोषण करणारी माध्यमे यांच्यामधील सूक्ष्मदर्शकीय निरीक्षणासाठी ध्वनिकीय सूक्ष्मदर्शक उपयुक्त आहे. म्हणजे या माध्यमांसाठी प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शकाचा उपयोग करता येत नाही. ध्वनिकीय सूक्ष्मदर्शक कंप्रतांच्या भिन्न पट्ट्यांत भिन्न कामांसाठी वापरतात. उदा., कोशिकांचे गुणधर्म व अंतर्गत घटक अभ्यासणे, धातूंसारख्या विविध द्रव्यांमधील दोष शोधून काढणे, सिलिकॉन प्रयुक्त्यांची बनावट (घडण) करणे इ. कामांसाठी ध्वनिकीय सूक्ष्मदर्शकाचा उपयोग होतो. [→  सूक्ष्मदर्शक, ध्वनिकीय].

क्रमवीक्षक सुरंग (टनेलिंग) सूक्ष्मदर्शक : स्वित्झर्लंडमधील रुश्‌लिकॉन येथील आय्.बी.एम्. झुरिक रिसर्च लॅबोरेटरीत गेर्ट बिनिंग वहाइन्रिख रोहरर यांनी पृष्ठभागांची स्थानिक संवाहकता अभ्यासण्यासाठी एक साधन तयार करण्यास सुरुवात केली. तेव्हा १९८१ मध्ये हा सूक्ष्मदर्शक पुढे आला. याचे कार्य करण्याचे तत्त्व सुरंग किंवा सुरंग क्रियाकारक (टनेलिंग) या ⇨ पुंजयामिकीतील आविष्कारावर आधारलेले आहे. सुरंग आविष्कारात तरंगांसारख्या गुणधर्मांमुळे इलेक्ट्रॉन घन पृष्ठभागाच्या पलीकडील अवकाशाच्या प्रदेशांमध्ये बीळ पाडण्यासाठी क्रिया करू शकतात. मात्र अभिजात भौतिकीच्या नियमांनुसार हे प्रदेश इलेक्ट्रॉनांना प्रतिबंधित किंवा निषिद्घ असून ते या प्रदेशात शिरकाव करू शकत नाहीत. म्हणजे अभिजात यामिकीनुसार सुरंग आविष्कार अशक्य कोटीतील ठरतो. एखाद्या कणाची परिमित व्यापाच्या प्रदेशातून पलीकडे जाण्याची क्षमता म्हणजे पुंज परिणाम असून यात कणाची स्थितिज ऊर्जा ही त्याच्या एकूण ऊर्जेहून जास्त असते. म्हणून येथे अभिजात भौतिकीचे नियम लागू पडत नाहीत. पृष्ठभागापासून अंतर जसे वाढत जाते, तसे अशा प्रकारचे सुरंग इलेक्ट्रॉन सापडण्याची संभाव्यता घातीय प्रमाणात कमी होते. अंतराच्या या कमाल (चरम) संवेदनशीलतेचा उपयोग या सूक्ष्मदर्शकात होतो. यात टंगस्टनाच्या सुईचे तीक्ष्ण अग्र नमुन्याच्या पृष्ठभागापासून काही अँगस्ट्रॉम अंतरावर ठेवतात. एषणीचे हे तीक्ष्ण अग्र व पृष्ठभाग यांच्या दरम्यान छोटा विद्युत् दाब लावतात. यामुळे इलेक्ट्रॉन बिळातल्याप्रमाणे या फटीतून जातात. जसे एषणीमार्फत पृष्ठभागाच्यावर क्रमवीक्षण होत जाते, तशी एषणी सुरंग प्रवाहातील फेरबदल नोंदविते. या माहितीवर संस्करण करता येते आणि त्यातून पृष्ठभागाची स्थलवर्णनात्मक प्रतिमा उपलब्ध होते.

पहिल्या प्रतिमेसाठी बिनिंग व रोहरर यांनी सोन्याचा पृष्ठभाग निवडला होता. ही प्रतिमा दूरचित्रवाणी संचाच्या दर्शकपडद्यावर प्रदर्शित झाली, तेव्हा त्यांना अचूक अंतरावर असलेल्या अणूंच्या रांगा दिसल्या. तसेच एक अणूएवढ्या उंचीच्या टप्प्यांनी अलग झालेल्या रुंद वेदिका (आगाशी) त्यांनी पाहिल्या. या दोघांनी या सूक्ष्मदर्शकात आणवीय संरचना पृष्ठभागाची थेट प्रतिमा तयार करण्याची साधी पद्घत शोधून काढली. त्यांच्या या शोधामुळे पृष्ठविज्ञानातील नवीन युग पुढे आले. त्यांना या महत्त्वपूर्ण कामगिरीबद्दल १९८६ सालचे भौतिकीचे नोबेल पारितोषिक देण्यात आले. [→  पृष्ठविज्ञान].

उपकरणयोजना किंवा साधनसिद्घता : या पृष्ठीय सूक्ष्मदर्शिकीच्या नवीन स्वरूपाची (प्रकाराची) प्रगती पुढील चार साधनविषयक समस्यांमुळे कुंठित झाली : (१) प्रत्येक प्रयोगशाळेतील नैसर्गिक कंपनांपासून प्रयोगाचे अलगीकरण करणे, (२) एषणीचे अग्र नमुना पृष्ठभागापर्यंत पोहोचणे, (३) नमुना पृष्ठभागावरून एषणीचे क्रमवीक्षण होणे आणि (४) अग्राची अणी (धार). या समस्या सोडविण्यासाठी बिनिंग व रोहरर यांनी वापरलेली तंत्रे सफाईदार व प्रगतिशील आहेत. ही त्यांनी शोधलेली उत्तरे जवळपास काहीही बदल न करता वापरली जात आहेत.

कंपनांपासून संरक्षण करण्यासाठी नमुना व क्रमवीक्षक एषणी एका मंचावर ठेवतात. हा मंच दुसऱ्या भागात किंवा मंचात स्प्रिंगांनी टांगतात. हा बाहेरचा दुसरा मंच पर्यायाने अगंज पोलादाच्या एका चौकटीला स्प्रिंगांनी टांगतात. या संरचनेत चुंबक व तांब्याच्या पट्ट्यांची तरतूद केलेली असते. चुंबक व तांब्याच्या पट्ट्या यांच्यामुळे गरज पडल्यास आवर्त प्रवाह प्रवर्तित होतात. त्यांच्यामुळे मंचाच्या कोणत्याही हालचालीचे संदमन होते. एषणीचे स्थान व क्रमवीक्षक हालचाल यांचे नियमन दाबविद्युतीय द्रव्याच्या तिपाईने (विद्युत् दाब लावल्यास दाबविद्युतीय द्रव्य आकुंचन वा प्रसरण पावते) आणि धातूचे तीन पाय असलेल्या दाबविद्युतीय पट्टीने (हे पाय नमुना ठेवलेल्या धातूच्या पट्टीला घट्ट बांधता येतात) होते. तिपाईच्या एका पायाला (किंवा दाबविद्युतीय पट्टीला) विद्युत् दाब लावल्यास तिपाईचे इतर पाय (धातूचे एक किंवा अधिक पाय) किंचित हालतात. या हालचालीची दिशा व मान ही दोन्ही अचूकपणे नियंत्रित करता येतात. तीव्र विद्युत् क्षेत्र लावून एषणी तीक्ष्ण, टोकदार होते. यामुळे अग्राच्या पृष्ठभागावरील अगदी थोडे (व आदर्श स्थितीत एक) अणू राहीपर्यंत त्यातील अणू स्थानभ्रष्ट होऊन काढून टाकले जातात.

क्रमवीक्षक सुरंग सूक्ष्मदर्शक (एसटीएम) हा एकट्या अणूचे विभेदन करू शकेल अशी विभेदनक्षमता असलेला इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक आहे. या सूक्ष्मदर्शकातील तीक्ष्ण अग्र हे क्रमवीक्षक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकातील (एसइएम) अग्रासारखे असते परंतु या दोन उपकरणांमधील भेद गहन आहेत. क्रमवीक्षक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकामध्ये अग्रापासून प्रवाहाच्या खालील दिशेत काही सेंमी. अंतरावर ठेवलेल्या धन विद्युत् भारित पट्ट्यांच्या मालिकेद्वारे इलेक्ट्रॉन काढून घेतले जातात. अग्राच्या शिखरबिंदूवर असलेले इलेक्ट्रॉन एका विद्युत् वर्चस् अवरोधाने धातूमधील प्रदेशात बंदिस्त केले जातात. पट्ट्यांवरील आकर्षणकारी धन विद्युत् भाराची प्रेरणा या अवरोधावर मात करण्यास पुरेशी असते. हे इलेक्ट्रॉन निर्वातामध्ये मुक्त कण म्हणून प्रवेश करू शकतात. प्रवाहाच्या खालील दिशेतील पट्ट्यांतील छिद्रांनी एक इलेक्ट्रॉन भिंग तयार होते. या भिंगाने अग्रापासून अपसारित होणाऱ्या शलाकेचे नमुन्याच्या पृष्ठभागावर केंद्रित होणाऱ्या अभिसारी शलाकेत परिवर्तन होते.

क्रमवीक्षक सुरंग सूक्ष्मदर्शकाची मांडणी अधिक साधी असते. क्रमवीक्षक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकातील भिंग बनणाऱ्या पट्ट्या यात नसतात. यामध्ये अग्र नमुन्याच्या लगतच्या स्थितीत ठेवतात. इलेक्ट्रॉनांची अवरोधातील हालचाल एक प्रकारे धातूतील इलेक्ट्रॉनांच्या हालचालीसारखी असते. धातूंमध्ये इलेक्ट्रॉन मुक्तपणे हालचाल करणारे कण आहेत असे भासते परंतु हा भ्रम आहे. वास्तवात दोन आणवीय स्थलांमधील वर्चस् अवरोधातून बीळ करीत म्हणजे सुरंग परिणाम घडवीत इलेक्ट्रॉन एका अणूकडून दुसऱ्या अणूकडे हलतात. पाच अँगस्ट्रॉम अंतरावर असलेल्या नमुनेदार अणूंच्या बाबतीत इलेक्ट्रॉन अवरोधात घुसतील आणि ते अवरोधाकडे दर सेकंदाला १०१७ कंप्रतेने जातील. अवरोधावर पोहोचण्याच्या प्रत्येक वेळी सुरंग परिणामाची संभाव्यता दर सेकंदाला १०–४ असते आणि दर सेकंदाला १०१३ या त्वरेने इलेक्ट्रॉन अवरोध ओलांडतात. स्थलांतरणाच्या या उच्च त्वरेचा अर्थ पुढीलप्रमाणे लावता येतो. गती वा हालचाल ही निश्चितच अखंड असते व धातूंमधील सुरंग क्रियेकडे दुर्लक्ष करता येते.

क्रमवीक्षक सुरंग सूक्ष्मदर्शकात सुरंग क्रियेकडे दुर्लक्ष करणे शक्य नाही. सुरंग क्रिया पूर्णपणे महत्त्वाची आहे. जेव्हा अग्र नमुन्यालगत हलविले जाते, तेव्हा अग्र व पृष्ठभाग यांत असलेले अंतर वा अवकाश अतिशय कमी होतो. या अंतराचे मूल्य आणवीय जालकातील लगतच्या दोन अणूंमधील अंतराशी तुल्य असे असते. अशा परिस्थितीत सुरंग क्रिया करणारा अणू एक तर आणवीय जालकातील लगतच्या अणूकडे जाऊ शकतो किंवा एषणीच्या अग्रावरील अणूकडे जाऊ शकतो. अग्राकडे जाणारा सुरंग क्रियाकारक विद्युत् प्रवाह नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील इलेक्ट्रॉनांची घनता मोजतो आणि ही माहिती प्रतिमेत प्रदर्शित होते. सिलिकॉनासारख्या ⇨ अर्धसंवाहकात आणवीय स्थानांच्या जवळ इलेक्ट्रॉन घनता कमाल मूल्यापर्यंत पोहोचते. ही कमाल घनता प्रतिमेमध्ये तेजस्वी ठिपक्यांच्या रूपात दिसते आणि त्याद्वारे अणूंची अवकाशातील वाटणी ठरते. याउलट धातूंमध्ये सुरंग क्रियाकारक विद्युत् प्रवाहाने बनलेल्या प्रतिमेत एकसम पार्श्वभूमी दिसायला हवी परंतु तसे होताना आढळत नाही. अग्र व नमुना यांच्यातील आंतरक्रियेने इलेक्ट्रॉन घनता विक्षोभित होते. ही विक्षुब्धता एवढी होते की, पृष्ठभागावरील अणूच्या थेट वर अग्राची स्थिती असते तेव्हा सुरंग क्रियाकारक विद्युत् प्रवाह किंचित वाढतो. सोने, प्लॅटिनम, चांदी, निकेल व तांबे यांच्यासारख्या द्रव्यांच्या प्रतिमांमध्ये अणूंचा आवर्ती समूह स्पष्टपणे दृश्यमान होतो.

आ. ४. सोन्याच्या (111) या पृष्ठाची क्रमवीक्षक सुरंग सूक्ष्मदर्शकाद्वारे उघड झालेली आणवीय संरचना.उपयोग : क्रमवीक्षक सुरंग सूक्ष्मदर्शकाच्या मदतीने अनेक द्रव्यांच्या पृष्ठभागांचा अभ्यास करण्यात आला आहे. सोने, प्लॅटिनम, निकेल व तांबे या सर्वांच्या पृष्ठभागावरील सुट्या अणूंची मांडणी दस्तऐवजांवर या सूक्ष्मदर्शकाने अचूकपणे नोंदली आहे. ऑक्सिजनासारख्या भिन्न अणुजातींचे शोषण व विसरण तसेच सोन्यावरील सोन्याची, सोन्यावरील चांदीची व सोन्यावरील निकेलाची दिष्ट उपरी वृद्घी (तीच स्फटिकी दिक्‌स्थिती असलेली वृद्घी) यांचेही या सूक्ष्मदर्शकाद्वारे तपशीलवार निरीक्षण करण्यात आले आहे.

इतर द्रव्यांपेक्षा सिलिकॉनाच्या पृष्ठभागाचा अधिक व्यापक अभ्यास करण्यात आला आहे. असे पृष्ठभाग पुढीलप्रमाणे तयार करतात. हे पृष्ठभाग निर्वातात अतिउच्च तापमानापर्यंत तापवितात. या तापमानाला पृष्ठीय पुनर्रचना या प्रक्रियेने अणूंची पुनर्मांडणी होते. (111) या सिलिकॉन पृष्ठभागाच्या [→  स्फटिकविज्ञान] पुनर्रचनांचा सूक्ष्म तपशिलाने अभ्यास झाला आहे. अशा पृष्ठभागाची पुनर्रचना गहन व जटिल (गुंतागुंतीच्या) आकृतिबंधात होते. तिला ‘ताकायानागी ७ X ७’ संरचना म्हणतात. ७ X ७ पृष्ठभागावरील प्रत्येक अणूची स्थिती, रासायनिक विक्रियाशीलता व विद्युत् (इलेक्ट्रॉन) विन्यास यांचे मापन क्रमवीक्षक सुरंग सूक्ष्मदर्शकाने केले आहे. (100) या सिलिकॉन पृष्ठभागाची पुनर्रचना अधिक साधी आहे. पृष्ठभागावरील अणूंच्या जोड्या म्हणजे द्विवारिके तयार होतात. या जोड्या रांगेत व्यवस्थित असतात आणि या रांगा सिलिकॉनाच्या संपूर्ण पृष्ठभागावर विस्तारलेल्या असतात.

सिलिकॉन व धातूंचे स्तर यांच्यामधील आंतरपृष्ठांच्या निर्मितीमधील प्रारंभिक टप्प्यांचा क्रमवीक्षक सुरंग सूक्ष्मदर्शकाने अनेकदा अभ्यास करण्यात आला आहे. गॅलियम, इंडियम, ॲल्युमिनियम, सोने व चांदी अशा धातूंसाठी या परिवर्तित पृष्ठभागांच्या आणवीय संरचनेची यादी तयार करण्यात आली आहे.

ग्रॅफाइट व सोन्याचे आधार स्तर यांच्यावर निक्षेपित केलेल्या रेणूंची अंतर्गत संरचना व संघटित (सुव्यवस्थित) वर्तन यांची प्रतिमा क्रमवीक्षक सूक्ष्मदर्शकाद्वारे सहजपणे तयार होते. अल्केन रेणूंचे व द्रव स्फटिकांच्या रेणूंचे अध्ययन हा या सूक्ष्मदर्शकाच्या साहाय्याने केलेल्या नेमक्या कार्याचा एक मोठा भाग आहे. या सूक्ष्मदर्शकाच्या मदतीने जैव रेणूंचे अध्ययन करण्याकडे लक्ष वेधले जात असून या रेणूंचे असे अध्ययन लवकरच हाती घेतले जाणार आहे. अग्राभोवतीच्या प्रदेशातील पर्यावरण हे निर्वात नसून वायूंच्या व द्रव्यांच्या रेणूंनी भरलेले असले, तरी अग्रापासून नमुन्यापर्यंत इलेक्ट्रॉनांची निर्वात सुरंग क्रिया घडू शकते. अग्र व नमुना यांच्या दरम्यानचे अवकाश पाच अँगस्ट्रॉम इतके अल्प असते, तेव्हा तेथे सभोवतालच्या वातावरणात रेणू असू शकले तरी रेणूंसाठी थोडीच जागा असते. सभोवतालच्या वातावरणात तसेच उच्च निर्वातात हा सूक्ष्मदर्शक कार्य करू शकतो. हवेत, पाण्यात, निरोधक द्रायूंत आणि विद्युत् रसायनशास्त्रात वापरण्यात येणाऱ्या विद्रावांत खरोखरच हा सूक्ष्मदर्शक वापरला जात आहे. परा-उच्च निर्वातातील उपकरणांपेक्षा हा सूक्ष्मदर्शक पुष्कळच अधिक सोयीस्कर आहे. जेव्हा उच्च निर्वात हे पर्यावरण वापरतात, तेव्हा या सूक्ष्मदर्शकाचे कार्यमान सुधारणे हा हेतू नसतो तर नमुन्याच्या पृष्ठभागाची सुस्पष्टता हमखास मिळविणे हा हेतू असतो.

द्रवरूप हीलियमाच्या ४ के. तापमानापेक्षा कमी तापमानापर्यंत क्रमवीक्षक सुरंग सूक्ष्मदर्शक थंड करता येतो तसेच तो ५००० से. पेक्षा अधिक तापमानापर्यंत तापविता येतो. अतिसंवाहक द्रव्यांच्या गुणधर्मांचे अनुसंधान करण्यासाठी नीच तापमान वापरतात. तर धातूंचे पृष्ठभाग व त्याचे संक्षारण (गंजणे व झिजणे) यांच्यात एका बाजूपासून दुसऱ्या बाजूपर्यंतच्या अणूंच्या जलदपणे होणाऱ्या विसरणाचा अभ्यास करण्यासाठी उच्च तापमान वापरतात.

क्रमवीक्षक सुरंग सूक्ष्मदर्शक मुख्यतः प्रतिमा मिळविण्यासाठी वापरतात परंतु याचा पुढील इतर प्रकारेही उपयोग होतो. अग्र व नमुना यांच्या दरम्यानचे तीव्र विद्युत् क्षेत्र हे नमुन्याच्या पृष्ठभागाला अनुसरून दोन्ही टोकांपर्यंत अणू हलविण्यासाठी वापरले आहे. हे विद्युत् क्षेत्र विविध वायूंमधील कोरण त्वरा वाढविण्यासाठी वापरले आहे. एका बाबतीत चार व्होल्टचा विद्युत् दाब लावण्यात आला, तेव्हा अग्राशी असलेले विद्युत् क्षेत्र पुरेसे तीव्र असल्यामुळे अग्रातून अणू काढून ते आधार स्तरावर निक्षेपित झाले. सोन्याच्या अग्रासह ही पद्घती आधारस्तरावर सोन्याचे शेकडो अणू असलेली लहान सुवर्ण बेटे किंवा गुच्छ तयार करण्यासाठी वापरली. या तथाकथित सूक्ष्मातीत (नॅनो) संरचना अभूतपूर्व अशा मापक्रमाने पृष्ठभाग नमुन्यानुसार तयार करण्यासाठी वापरण्यात आल्या.

क्ष-किरण सूक्ष्मदर्शक : यामध्ये रासायनिक विश्लेषण व १०० ते १,००० व्यासवर्धन यांसाठी क्ष-किरण वापरणारी अनेक उपकरणे येतात. हा सूक्ष्मदर्शक संपर्क किंवा प्रक्षेपण सूक्ष्म क्ष-किरण चित्रण, परावर्तन क्ष-किरण सूक्ष्मदर्शिकी किंवा क्ष-किरण प्रतिमा वर्णपटलेखन यांवर आधारलेला असतो. ही सूक्ष्मदर्शिकीची नवीन शाखा आहे. याची शक्य कोटीतील विभेदनक्षमता ०·२५ म्यूमी. असते. वस्तूविषयीची राश्यात्मक रासायनिक माहिती व संघटनविषयक माहिती याच्या मदतीने मिळते. याच्या मदतीने प्रकाशाला अपारदर्शक अशा पदार्थाच्या १०–१२ ते १०–१४ ग्रॅ. एवढ्या अतिसूक्ष्म नमुन्याचे विश्लेषण करता येते व यातील प्रमाद (चूक) फक्त काही टक्के असतो. तंत्रिका कोशिका (मज्जापेशी), स्रावक कोशिका, स्नायू ऊतकांतील एकेकटे पट्ट, गुणसूत्रे व त्यांचे भाग इ. अनेक ऊतकांचे शुष्क वजन, त्यांतील पाण्याचे प्रमाण, मूलद्रव्याचे संघटन यांची राशी ठरविण्यासाठी क्ष-किरण सूक्ष्मदर्शकाचा उपयोग होतो. खनिजाचे रूप प्राप्त झालेल्या ऊतकांविषयीची पुष्कळ नवीन माहिती या सूक्ष्मदर्शकामुळे उपलब्ध झाली आहे. सूक्ष्मवाहिनी दर्शनाद्वारे सजीव कोशिकांतील अभिसरण आणि सूक्ष्म रक्तवाहिन्यांचा अभ्यास करणे शक्य झाले. यासाठी खास म्हणजे दीर्घ तरंगलांबीचे क्ष-किरण वापरतात. याच्या मदतीने तंत्रिका तंतूंची आणि हाडाच्या ऊतकांच्या काही भागांची जाडी मोजता येते. क्ष-किरण सूक्ष्मदर्शक मुख्यत्वे जीवविज्ञान, वैद्यकीय संशोधन, खनिजविज्ञान, धातुविज्ञान इ. क्षेत्रांत वापरतात.

व्हिडिओ सूक्ष्मदर्शिकी : सूक्ष्मदर्शकाच्या मंचावरील नमुन्यांच्या सत् (वास्तव) कालीन व शीघ्र गती प्रतिमादर्शनासाठी संशोधनासाठीची गुणवत्ता असलेल्या, वजनाला हलक्या अशा सूक्ष्मदर्शकाला जोडलेल्या उच्च गुणवत्तेच्या एका व्हिडिओ कॅमेऱ्याचा किंवा इतर जलद गती कॅमेऱ्याचा उपयोग करण्याला व्हिडिओ सूक्ष्मदर्शिकी म्हणतात (उदा., विद्युत् भार युग्मित प्रयुक्तीमुळे म्हणजे अर्धसंवाहक प्रयुक्त्यांच्या विशिष्ट रचनाव्यूहामुळे एका प्रयुक्तीच्या आदानाजवळील विद्युत् भाराने पुढच्या प्रयुक्तीला चेतना मिळून ती उद्दीपित होते). या प्रतिमा नियमित कालावधीने म्हणजे पुष्कळदा सेकंदाला ३० प्रतिमा या व्हिडिओ त्वरेने नोंदल्या जातात. या प्रतिमांचा हा खंडित काल अनुक्रम उलट दिशेत फिरवून (चालवून) चित्रपटाच्या रूपात पाहता येतो. व्हिडिओ सूक्ष्मदर्शिकी ही संज्ञा मुळात खरा व्हिडिओ (सेकंदाला ३० चौकटी) वापरून केलेल्या सूक्ष्मदर्शकीय प्रतिमादर्शनासाठी वापरीत असत, परंतु सर्वसाधारणपणे जलद खंडित काल प्रतिमादर्शन तंत्रांना व्हिडिओ सूक्ष्मदर्शिकी म्हणतात. कोशिकांमध्ये जलदपणे हलणाऱ्या लहान संरचनांची तसेच संपूर्ण कोशिकांच्या हालचालींची प्रतिमा मिळविण्यासाठी पुष्कळ वेळा व्हिडिओ सूक्ष्मदर्शिकी वापरतात. या हालचालींची राशी काढता येते आणि अनुस्फुरक सूक्ष्मदर्शिकेच्या बाबतीत अनुस्फुरणाच्या तीव्रतेतील बदलाची राश्यात्मक मूल्येही काढता येतात.

पहा : इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक कलिल खनिजविज्ञान जीवभौतिकी द्रव्याचा गत्यात्मक सिद्घांत भिंग विद्युत् भार युग्मित प्रयुक्ति विभेदनक्षमता शास्त्रीय उपकरणे सूक्ष्मदर्शक, ध्वनिकीय.

संदर्भ : 1. Behm, R. J. Garcia, N. Rohrer, H., Eds., Scanning Tunneling Microscopy and Related Methods, 1990.

            2. Bradbury, S. The Evolution of the Microscope, 1967.

            3. Briggs, A. Acoustic Microscopy, 1992.

            4. Burgess, J. et al., Microcosmos, 1987.

            5. Duke, P. J. Michette, A. G., Eds., Modern Microscopy : Techniques and Applications, 1989.

            6. Goldstein, J. I., et al, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, 1981.

            7. Inoue, S. Spring, K. Video Microscopy : The Fundamentals, 1997.

            8. Martin, L. C. The Theory of Microscope, 1966.

            9. Morgan, A. J. X-Ray Microanalysis In Electron Microscopy for Biologists, 1985.

          10. Pluta, M. Advanced Light Microscopy : Specialized Methods, Vol. 2, 1999.

          11. Rochow, T. G. Tucker, P. An Introduction to Microscopy by Means of Light, Electrons, X-Rays or Acoustics, 1994.

          12. Sayer, D. et al, Eds., X-Ray Microscopy, 1988.

          13. Sinohara, K. Yada, K., Eds., X-Ray Microscopy in Biology and Medicine, 1990.

          14. Slayter, E. M. Slayter, H. S. Light and Electron Microscopy, 1993.

          15. Southworth, H. N. Introduction to Modern Microscopy, 1975.

          16. Wade, G., Ed., Acoustic Imaging : Cameras, Microscopes, Phased Arrays and Holographic Systems, 1973.

ठाकूर, अ. ना.

“