स्पेक्ट्रोमिटर एक वैज्ञानिक उपकरण हो, जसलाई विद्युत चुम्बकीय विकिरणको स्पेक्ट्रम विश्लेषण गर्न प्रयोग गरिन्छ, यसले तरंग दैर्ध्य (y-axis तीव्रता हो, x-axis तरंगदैर्ध्य हो / प्रकाशको आवृत्ति)।प्रकाशलाई स्पेक्ट्रोमिटर भित्र बिम स्प्लिटरहरूद्वारा यसको घटकको तरंग लम्बाइमा फरक फरक हुन्छ, जुन सामान्यतया अपवर्तक प्रिज्म वा विवर्तन ग्रेटिङ्हरू हुन् चित्र 1।
चित्र १ लाइट बल्ब र सूर्यको प्रकाशको स्पेक्ट्रम (बाँया), ग्रेटिंग र प्रिज्मको किरण विभाजन सिद्धान्त (दायाँ)
स्पेक्ट्रोमिटरहरूले प्रकाश स्रोतको उत्सर्जन स्पेक्ट्रमको सीधा जाँच गरेर वा सामग्रीसँग यसको अन्तरक्रिया पछि प्रकाशको प्रतिबिम्ब, अवशोषण, प्रसारण, वा बिखर्ने विश्लेषण गरेर, अप्टिकल विकिरणको विस्तृत दायरा मापन गर्न महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ।प्रकाश र पदार्थको अन्तरक्रिया पछि, स्पेक्ट्रमले निश्चित वर्णक्रम दायरा वा विशिष्ट तरंग लम्बाइमा परिवर्तन अनुभव गर्दछ, र पदार्थको गुणहरू वर्णक्रममा भएको परिवर्तन अनुसार गुणात्मक वा मात्रात्मक रूपमा विश्लेषण गर्न सकिन्छ, जस्तै जैविक र रासायनिक विश्लेषण। रगत र अज्ञात समाधानहरूको संरचना र एकाग्रता, र अणुको विश्लेषण, आणविक संरचना र सामग्रीको मौलिक संरचना चित्र 2।
चित्र 2 विभिन्न प्रकारका तेलहरूको इन्फ्रारेड अवशोषण स्पेक्ट्रा
भौतिक विज्ञान, खगोल विज्ञान, रसायन विज्ञान को अध्ययन को लागी मूल रूप देखि आविष्कार गरिएको, स्पेक्ट्रोमिटर अब धेरै क्षेत्रहरु जस्तै रासायनिक ईन्जिनियरिङ्, सामग्री विश्लेषण, खगोलीय विज्ञान, चिकित्सा निदान, र जैव-सेन्सिङ मा एक महत्वपूर्ण उपकरण हो।17 औं शताब्दीमा, आइज्याक न्यूटनले प्रिज्मबाट सेतो प्रकाशको किरण पार गरेर प्रकाशलाई निरन्तर रंगीन ब्यान्डमा विभाजित गर्न सक्षम थिए र यो परिणाम चित्र 3 को वर्णन गर्न पहिलो पटक "स्पेक्ट्रम" शब्द प्रयोग गरे।
चित्र 3 आइज्याक न्यूटनले प्रिज्मको साथ सूर्यको प्रकाशको स्पेक्ट्रम अध्ययन गर्छन्।
19 औं शताब्दीको सुरुमा, जर्मन वैज्ञानिक जोसेफ भोन फ्रानहोफर (फ्रान्चोफर), प्रिज्म, विवर्तन स्लिट्स र टेलिस्कोपहरूसँग मिलेर उच्च परिशुद्धता र सटीकताको साथ स्पेक्ट्रोमिटर बनाए, जुन सौर्य उत्सर्जनको स्पेक्ट्रमको विश्लेषण गर्न प्रयोग गरिएको थियो चित्र 4। सूर्यको सात-रङ्गको स्पेक्ट्रम निरन्तर छैन, तर यसमा धेरै कालो रेखाहरू (६०० भन्दा बढी अलग रेखाहरू) छन् भनेर पहिलो पटक अवलोकन गरियो, जसलाई प्रसिद्ध "फ्रान्केनहोफर रेखा" भनिन्छ।तिनले यी रेखाहरूमध्ये सबैभन्दा फरक नाम दिए A, B, C...H र उहाँले B र H बीचको 574 रेखाहरू गन्नु भयो जुन सौर स्पेक्ट्रममा विभिन्न तत्वहरूको अवशोषणसँग मेल खान्छ चित्र 5. एकै समयमा, Fraunhofer पनि थिए रेखा स्पेक्ट्रा प्राप्त गर्न र वर्णक्रम रेखाहरूको तरंग दैर्ध्य गणना गर्न पहिले विवर्तन ग्रेटिंग प्रयोग गर्न।
चित्र 4. प्रारम्भिक स्पेक्ट्रोमिटर, मानवसँग हेरिएको
चित्र 5 Fraun Whaffe रेखा (रिबनमा गाढा रेखा)
Fig. 6 सौर स्पेक्ट्रम, Fraun Wolfel रेखा संगत अवतल भाग संग
19 औं शताब्दीको मध्यमा, जर्मन भौतिकशास्त्री किर्चोफ र बुन्सेनले हाइडेलबर्ग विश्वविद्यालयमा सँगै काम गरे र बुन्सेनको नयाँ डिजाइन गरिएको ज्वाला उपकरण (बन्सेन बर्नर) सँग काम गरे र विभिन्न रसायनहरूको विशिष्ट वर्णक्रम रेखाहरू नोट गरेर पहिलो वर्णक्रमीय विश्लेषण गरे। (नुन) बुन्सेन बर्नर फ्लेम फिगमा छर्किएको।7. तिनीहरूले स्पेक्ट्रा अवलोकन गरेर तत्वहरूको गुणात्मक परीक्षण महसुस गरे, र 1860 मा आठ तत्वहरूको स्पेक्ट्राको खोज प्रकाशित गरे, र धेरै प्राकृतिक यौगिकहरूमा यी तत्वहरूको अस्तित्व निर्धारण गरे।तिनीहरूको खोजहरूले स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञानको एक महत्त्वपूर्ण शाखाको सिर्जना गर्न नेतृत्व गर्यो: स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण
Fig.7 ज्वाला प्रतिक्रिया
20 औं शताब्दीको 20 को दशकमा, भारतीय भौतिकशास्त्री सीवी रमनले जैविक समाधानहरूमा प्रकाश र अणुहरूको इन्लोलिस्टिक स्क्याटरिङ प्रभाव पत्ता लगाउन स्पेक्ट्रोमिटर प्रयोग गरे।उनले प्रकाशसँग अन्तरक्रिया गरेपछि घटना प्रकाश उच्च र तल्लो ऊर्जाको साथ छरिएको देखे, जसलाई पछि रमन स्क्याटरिङ फिग 8 भनिन्छ। प्रकाश ऊर्जाको परिवर्तनले अणुहरूको सूक्ष्म संरचनालाई चित्रण गर्दछ, त्यसैले रमन स्क्याटरिङ स्पेक्ट्रोस्कोपी सामग्री, औषधि, रसायनमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। र अन्य उद्योगहरू पहिचान गर्न र पदार्थहरूको आणविक प्रकार र संरचनाको विश्लेषण गर्न।
चित्र 8 प्रकाशले अणुहरूसँग अन्तरक्रिया गरेपछि ऊर्जा परिवर्तन हुन्छ
20 औं शताब्दीको 30 को दशकमा, अमेरिकी वैज्ञानिक डा. बेकम्यानले पहिलो पटक प्रत्येक तरंग दैर्ध्यमा पराबैंगनी स्पेक्ट्राको अवशोषण मापन गर्ने प्रस्ताव राखेका थिए जसले गर्दा पूर्ण अवशोषण स्पेक्ट्रमको नक्सा बनाउनको लागि अलग-अलग तरिकाले समाधानमा रसायनहरूको प्रकार र एकाग्रता पत्ता लगाउँदछ।यो प्रसारण अवशोषण प्रकाश मार्ग प्रकाश स्रोत, स्पेक्ट्रोमिटर, र नमूना समावेश गर्दछ।हालको अधिकांश समाधान संरचना र एकाग्रता पत्ता लगाउने यो प्रसारण अवशोषण स्पेक्ट्रममा आधारित छ।यहाँ, प्रकाश स्रोत नमूनामा विभाजित छ र विभिन्न तरंग लम्बाइ प्राप्त गर्न प्रिज्म वा ग्रेटिंग स्क्यान गरिएको छ चित्र 9।
चित्र.9 अवशोषण पत्ता लगाउने सिद्धान्त -
२० औं शताब्दीको ४० को दशकमा, पहिलो प्रत्यक्ष पत्ता लगाउने स्पेक्ट्रोमिटरको आविष्कार भएको थियो, र पहिलो पटक, फोटोमल्टीप्लायर ट्युबहरू PMTs र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूले परम्परागत मानव आँखा अवलोकन वा फोटोग्राफिक फिल्मलाई प्रतिस्थापन गरे, जसले तरंगदैर्ध्य चित्रको विरुद्ध स्पेक्ट्रल तीव्रतालाई प्रत्यक्ष रूपमा पढ्न सक्छ। 10. यसरी, एक वैज्ञानिक उपकरणको रूपमा स्पेक्ट्रोमिटर प्रयोगको सहजता, मात्रात्मक मापन, र समय अवधिमा संवेदनशीलताको सन्दर्भमा उल्लेखनीय रूपमा सुधार गरिएको छ।
चित्र 10 फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब
20 औं शताब्दीको मध्यदेखि अन्तसम्म, स्पेक्ट्रोमिटर प्रविधिको विकास अप्टोइलेक्ट्रोनिक अर्धचालक सामग्री र उपकरणहरूको विकासबाट अविभाज्य थियो।1969 मा, बेल ल्याब्सका विलार्ड बोयल र जर्ज स्मिथले CCD (चार्ज-कप्ल्ड डिभाइस) को आविष्कार गरे, जसलाई 1970 मा माइकल एफ टम्पसेटले इमेजिङ अनुप्रयोगहरूमा सुधार गरी विकसित गरेको थियो।विलार्ड बोयल (बाँया), जर्ज स्मिथले जिते जसले CCD (2009) को आविष्कारको लागि नोबेल पुरस्कार जितेका थिए चित्र 11। 1980 मा, NEC जापानका नोबुकाजु तेरानिशीले एक निश्चित फोटोडियोड आविष्कार गरे, जसले छवि शोर अनुपातमा धेरै सुधार गर्यो। संकल्प।पछि, 1995 मा, NASA को एरिक फोसमले CMOS (पूरक मेटल-अक्साइड सेमीकन्डक्टर) छवि सेन्सरको आविष्कार गरे, जसले समान CCD छवि सेन्सरहरू भन्दा 100 गुणा कम पावर खपत गर्दछ र उत्पादन लागत धेरै कम छ।
चित्र 11 विलार्ड बोयल (बायाँ), जर्ज स्मिथ र तिनीहरूको सीसीडी (1974)
20 औं शताब्दीको अन्त्यमा, अर्धचालक ओप्टोइलेक्ट्रोनिक चिप प्रशोधन र निर्माण प्रविधिको निरन्तर सुधार, विशेष गरी एरे CCD र CMOS को स्पेक्ट्रोमिटर चित्र 12 मा आवेदनको साथ, यो एकल एक्सपोजर अन्तर्गत स्पेक्ट्राको पूर्ण दायरा प्राप्त गर्न सम्भव हुन्छ।समय बित्दै जाँदा, स्पेक्ट्रोमिटरहरूले रङ पत्ता लगाउने/मापन, लेजर तरंग लम्बाइ विश्लेषण, र फ्लोरोसेन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी, एलईडी क्रमबद्ध, इमेजिङ र प्रकाश सेन्सिङ उपकरण, फ्लोरोसेन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, र थप लगायतका अनुप्रयोगहरूको विस्तृत दायरामा व्यापक प्रयोग पाएका छन्। ।
चित्र 12 विभिन्न CCD चिप्स
21 औं शताब्दीमा, विभिन्न प्रकारका स्पेक्ट्रोमिटरहरूको डिजाइन र निर्माण प्रविधि बिस्तारै परिपक्व र स्थिर भएको छ।जीवनका सबै क्षेत्रहरूमा स्पेक्ट्रोमिटरहरूको बढ्दो मागको साथ, स्पेक्ट्रोमिटरहरूको विकास अधिक द्रुत र उद्योग-विशेष भएको छ।परम्परागत अप्टिकल प्यारामिटर सूचकहरूका अतिरिक्त, विभिन्न उद्योगहरूले भोल्युम साइज, सफ्टवेयर प्रकार्यहरू, सञ्चार इन्टरफेसहरू, प्रतिक्रिया गति, स्थिरता, र स्पेक्ट्रोमिटरहरूको लागतको पनि अनुकूलित आवश्यकताहरू छन्, जसले स्पेक्ट्रोमिटरको विकासलाई थप विविध बनाउँछ।
पोस्ट समय: नोभेम्बर-28-2023