എന്താണ് സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ?

വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണങ്ങളുടെ സ്പെക്ട്രം വിശകലനം ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ശാസ്ത്ര ഉപകരണമാണ് സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ, തരംഗദൈർഘ്യവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് പ്രകാശ തീവ്രതയുടെ വിതരണത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന ഒരു സ്പെക്ട്രോഗ്രാഫായി ഇതിന് വികിരണങ്ങളുടെ ഒരു സ്പെക്ട്രം പ്രദർശിപ്പിക്കാൻ കഴിയും (y-അക്ഷം തീവ്രതയാണ്, x-അക്ഷം തരംഗദൈർഘ്യമാണ്. / പ്രകാശത്തിൻ്റെ ആവൃത്തി).പ്രകാശം സ്പെക്ട്രോമീറ്ററിനുള്ളിലെ ഘടകത്തിൻ്റെ തരംഗദൈർഘ്യമായി ബീം സ്പ്ലിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വേർതിരിച്ചിരിക്കുന്നു, അവ സാധാരണയായി റിഫ്രാക്റ്റീവ് പ്രിസങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഗ്രേറ്റിംഗുകൾ ചിത്രം 1 ആണ്.

AASD (1)
AASD (2)

ചിത്രം 1 ലൈറ്റ് ബൾബിൻ്റെയും സൂര്യപ്രകാശത്തിൻ്റെയും സ്പെക്ട്രം (ഇടത്), ഗ്രേറ്റിംഗിൻ്റെയും പ്രിസത്തിൻ്റെയും ബീം വിഭജന തത്വം (വലത്)

ഒരു പ്രകാശ സ്രോതസ്സിൻ്റെ എമിഷൻ സ്പെക്ട്രം നേരിട്ട് പരിശോധിച്ചോ അല്ലെങ്കിൽ ഒരു മെറ്റീരിയലുമായുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെത്തുടർന്ന് പ്രകാശത്തിൻ്റെ പ്രതിഫലനം, ആഗിരണം, പ്രക്ഷേപണം അല്ലെങ്കിൽ ചിതറിക്കൽ എന്നിവ വിശകലനം ചെയ്തുകൊണ്ട് വിശാലമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ റേഡിയേഷൻ അളക്കുന്നതിൽ സ്പെക്ട്രോമീറ്ററുകൾ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.പ്രകാശത്തിൻ്റെയും ദ്രവ്യത്തിൻ്റെയും പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് ശേഷം, സ്പെക്ട്രത്തിന് ഒരു നിശ്ചിത സ്പെക്ട്രൽ ശ്രേണിയിലോ ഒരു പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യത്തിലോ മാറ്റം അനുഭവപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ സ്പെക്ട്രത്തിലെ മാറ്റത്തിനനുസരിച്ച് പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ ഗുണപരമായ ഗുണങ്ങളെ ഗുണപരമായോ അളവിലോ വിശകലനം ചെയ്യാൻ കഴിയും, ഉദാഹരണത്തിന്, ബയോളജിക്കൽ, കെമിക്കൽ വിശകലനം. രക്തത്തിൻ്റെയും അജ്ഞാതമായ പരിഹാരങ്ങളുടെയും ഘടനയും സാന്ദ്രതയും, തന്മാത്രയുടെ വിശകലനം, ആറ്റോമിക് ഘടന, മെറ്റീരിയലുകളുടെ മൂലക ഘടന എന്നിവ ചിത്രം 2.

AASD (3)

ചിത്രം 2 വിവിധ തരം എണ്ണകളുടെ ഇൻഫ്രാറെഡ് ആഗിരണം സ്പെക്ട്ര

ഭൗതികശാസ്ത്രം, ജ്യോതിശാസ്ത്രം, രസതന്ത്രം എന്നിവയുടെ പഠനത്തിനായി ആദ്യം കണ്ടുപിടിച്ച സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ ഇപ്പോൾ കെമിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ്, മെറ്റീരിയൽ അനാലിസിസ്, ജ്യോതിശാസ്ത്ര ശാസ്ത്രം, മെഡിക്കൽ ഡയഗ്നോസ്റ്റിക്സ്, ബയോ സെൻസിംഗ് തുടങ്ങി നിരവധി മേഖലകളിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഉപകരണമാണ്.പതിനേഴാം നൂറ്റാണ്ടിൽ, ഐസക് ന്യൂട്ടന്, ഒരു പ്രിസത്തിലൂടെ വെളുത്ത പ്രകാശത്തിൻ്റെ ഒരു ബീം കടത്തിവിട്ട് പ്രകാശത്തെ തുടർച്ചയായ നിറമുള്ള ബാൻഡായി വിഭജിക്കാൻ കഴിഞ്ഞു, ഈ ഫലങ്ങൾ വിവരിക്കാൻ ആദ്യമായി "സ്പെക്ട്രം" എന്ന വാക്ക് ഉപയോഗിച്ചു ചിത്രം 3.

AASD (4)

ചിത്രം 3 ഐസക് ന്യൂട്ടൺ ഒരു പ്രിസം ഉപയോഗിച്ച് സൂര്യപ്രകാശ സ്പെക്ട്രത്തെ പഠിക്കുന്നു.

പത്തൊൻപതാം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ തുടക്കത്തിൽ, ജർമ്മൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജോസഫ് വോൺ ഫ്രാൻഹോഫർ (ഫ്രാഞ്ചോഫർ), പ്രിസങ്ങൾ, ഡിഫ്രാക്ഷൻ സ്ലിറ്റുകൾ, ദൂരദർശിനികൾ എന്നിവ സംയോജിപ്പിച്ച് ഉയർന്ന കൃത്യതയോടെയും കൃത്യതയോടെയും ഒരു സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ നിർമ്മിച്ചു, ഇത് സൗര ഉദ്വമനത്തിൻ്റെ സ്പെക്ട്രം വിശകലനം ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിച്ചു. സൂര്യൻ്റെ ഏഴ്-വർണ്ണങ്ങളുടെ സ്പെക്ട്രം തുടർച്ചയായി കാണപ്പെടുന്നില്ല, എന്നാൽ അതിൽ ധാരാളം ഇരുണ്ട വരകൾ (600-ലധികം വ്യതിരിക്ത വരകൾ) ഉണ്ടെന്ന് ആദ്യമായി നിരീക്ഷിച്ചു, ഇത് പ്രശസ്തമായ "ഫ്രാങ്കൻഹോഫർ ലൈൻ" എന്നറിയപ്പെടുന്നു.ഈ വരികളിൽ ഏറ്റവും വ്യത്യസ്‌തമായതിന് അദ്ദേഹം എ, ബി, സി...എച്ച് എന്ന് പേരിട്ടു, കൂടാതെ ബി, എച്ച് എന്നിവയ്‌ക്കിടയിലുള്ള 574 വരികൾ അദ്ദേഹം എണ്ണി, ഇത് സോളാർ സ്പെക്‌ട്രത്തിലെ വിവിധ മൂലകങ്ങളുടെ ആഗിരണം ചിത്രം 5. അതേ സമയം ഫ്രോൺഹോഫറും ആയിരുന്നു. ലൈൻ സ്പെക്ട്ര ലഭിക്കുന്നതിനും സ്പെക്ട്രൽ ലൈനുകളുടെ തരംഗദൈർഘ്യം കണക്കാക്കുന്നതിനും ആദ്യം ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഗ്രേറ്റിംഗ് ഉപയോഗിക്കുക.

AASD (5)

ചിത്രം 4. മനുഷ്യനോടൊപ്പം കാണുന്ന ആദ്യകാല സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ

AASD (6)

ചിത്രം 5 ഫ്രോൺ വാഫ് ലൈൻ (റിബണിലെ ഇരുണ്ട വര)

AASD (7)

ചിത്രം 6 സോളാർ സ്പെക്ട്രം, ഫ്രോൺ വുൾഫെൽ ലൈനുമായി ബന്ധപ്പെട്ട കോൺകേവ് ഭാഗം

പത്തൊൻപതാം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ മധ്യത്തിൽ, ജർമ്മൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരായ കിർച്ചോഫും ബൻസണും ഹൈഡൽബർഗ് സർവകലാശാലയിലും ബുൻസൻ്റെ പുതുതായി രൂപകല്പന ചെയ്ത തീജ്വാല ഉപകരണത്തിലും (ബൺസെൻ ബർണർ) ഒരുമിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുകയും വിവിധ രാസവസ്തുക്കളുടെ പ്രത്യേക സ്പെക്ട്രൽ ലൈനുകൾ ശ്രദ്ധിക്കുകയും ആദ്യത്തെ സ്പെക്ട്രൽ വിശകലനം നടത്തുകയും ചെയ്തു. (ലവണങ്ങൾ) ബൺസെൻ ബർണർ ഫ്ലേം അത്തിപ്പഴത്തിൽ തളിച്ചു.7. സ്പെക്ട്ര നിരീക്ഷിച്ച് മൂലകങ്ങളുടെ ഗുണപരമായ പരിശോധന അവർ മനസ്സിലാക്കി, 1860-ൽ എട്ട് മൂലകങ്ങളുടെ സ്പെക്ട്രയുടെ കണ്ടെത്തൽ പ്രസിദ്ധീകരിക്കുകയും നിരവധി പ്രകൃതിദത്ത സംയുക്തങ്ങളിൽ ഈ മൂലകങ്ങളുടെ അസ്തിത്വം നിർണ്ണയിക്കുകയും ചെയ്തു.അവരുടെ കണ്ടെത്തലുകൾ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി അനലിറ്റിക്കൽ കെമിസ്ട്രിയുടെ ഒരു പ്രധാന ശാഖ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിച്ചു: സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പിക് വിശകലനം

AASD (8)

Fig.7 ഫ്ലേം പ്രതികരണം

20-ആം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ ഇരുപതുകളിൽ, ഇന്ത്യൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ സി.വി. രാമൻ ഒരു സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് ജൈവ ലായനികളിലെ പ്രകാശത്തിൻ്റെയും തന്മാത്രകളുടെയും ഇലാസ്റ്റിക് സ്കാറ്ററിംഗ് പ്രഭാവം കണ്ടുപിടിച്ചു.പ്രകാശവുമായി ഇടപഴകിയതിന് ശേഷം ഉയർന്നതും താഴ്ന്നതുമായ ഊർജ്ജം കൊണ്ട് ചിതറിക്കിടക്കുന്ന സംഭവ പ്രകാശം പിന്നീട് രാമൻ സ്‌കറ്ററിംഗ് ഫിഗ് 8 എന്ന് അദ്ദേഹം നിരീക്ഷിച്ചു. പ്രകാശോർജ്ജത്തിൻ്റെ മാറ്റം തന്മാത്രകളുടെ സൂക്ഷ്മഘടനയുടെ സവിശേഷതയാണ്, അതിനാൽ രാമൻ സ്‌കറ്ററിംഗ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി മെറ്റീരിയലുകൾ, മരുന്ന്, രാസവസ്തുക്കൾ എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പദാർത്ഥങ്ങളുടെ തന്മാത്രാ തരവും ഘടനയും തിരിച്ചറിയാനും വിശകലനം ചെയ്യാനും മറ്റ് വ്യവസായങ്ങളും.

AASD (9)

ചിത്രം 8 പ്രകാശം തന്മാത്രകളുമായി സംവദിച്ചതിന് ശേഷം ഊർജ്ജം മാറുന്നു

20-ആം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ 30-കളിൽ, അമേരിക്കൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഡോ. ബെക്ക്മാൻ ആദ്യമായി ഓരോ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലും അൾട്രാവയലറ്റ് സ്പെക്ട്രയുടെ ആഗിരണം അളക്കാൻ നിർദ്ദേശിച്ചു, പൂർണ്ണമായ ആഗിരണ സ്പെക്ട്രം മാപ്പ് ചെയ്തു, അതുവഴി ലായനിയിലെ രാസവസ്തുക്കളുടെ തരവും സാന്ദ്രതയും വെളിപ്പെടുത്തുന്നു.ഈ ട്രാൻസ്മിഷൻ ആഗിരണം ലൈറ്റ് റൂട്ടിൽ പ്രകാശ സ്രോതസ്സ്, സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ, സാമ്പിൾ എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.നിലവിലെ പരിഹാര ഘടനയും ഏകാഗ്രത കണ്ടെത്തലും ഈ ട്രാൻസ്മിഷൻ ആഗിരണം സ്പെക്ട്രത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്.ഇവിടെ, പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് സാമ്പിളിലേക്ക് വിഭജിക്കുകയും വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ ലഭിക്കുന്നതിന് പ്രിസം അല്ലെങ്കിൽ ഗ്രേറ്റിംഗ് സ്കാൻ ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു ചിത്രം 9.

AASD (10)

ചിത്രം.9 അബ്സോർബൻസ് ഡിറ്റക്ഷൻ തത്വം –

ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ 40-കളിൽ, ആദ്യത്തെ ഡയറക്ട് ഡിറ്റക്ഷൻ സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ കണ്ടുപിടിച്ചു, ആദ്യമായി, ഫോട്ടോമൾട്ടിപ്ലയർ ട്യൂബുകൾ PMT-കളും ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളും പരമ്പരാഗത മനുഷ്യ നേത്ര നിരീക്ഷണം അല്ലെങ്കിൽ ഫോട്ടോഗ്രാഫിക് ഫിലിമിന് പകരമായി, തരംഗദൈർഘ്യത്തിനെതിരായ സ്പെക്ട്രൽ തീവ്രത നേരിട്ട് വായിക്കാൻ കഴിയുന്ന ചിത്രം. 10. അങ്ങനെ, ഒരു ശാസ്ത്രീയ ഉപകരണമെന്ന നിലയിൽ സ്പെക്‌ട്രോമീറ്റർ, കാലക്രമേണ ഉപയോഗിക്കാനുള്ള എളുപ്പം, അളവ് അളക്കൽ, സംവേദനക്ഷമത എന്നിവയിൽ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്.

AASD (11)

ചിത്രം 10 ഫോട്ടോ മൾട്ടിപ്ലയർ ട്യൂബ്

20-ആം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ പകുതി മുതൽ അവസാനം വരെ, സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനം ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെയും ഉപകരണങ്ങളുടെയും വികസനത്തിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കാനാവാത്തതായിരുന്നു.1969-ൽ, ബെൽ ലാബ്‌സിലെ വില്ലാർഡ് ബോയിലും ജോർജ്ജ് സ്മിത്തും ചേർന്ന് CCD (ചാർജ്-കപ്പിൾഡ് ഡിവൈസ്) കണ്ടുപിടിച്ചു, അത് പിന്നീട് 1970-കളിൽ മൈക്കൽ എഫ്. ടോംപ്‌സെറ്റ് മെച്ചപ്പെടുത്തി ഇമേജിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.വില്ലാർഡ് ബോയ്ൽ (ഇടത്), ജോർജ്ജ് സ്മിത്ത് CCD (2009) കണ്ടുപിടിച്ചതിന് നൊബേൽ സമ്മാനം നേടി. ചിത്രം 11-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. 1980-ൽ ജപ്പാനിലെ NEC-യുടെ നൊബുകാസു തെരാനിഷി ഒരു ഫിക്സഡ് ഫോട്ടോഡയോഡ് കണ്ടുപിടിച്ചു, ഇത് ഇമേജ് ശബ്ദ അനുപാതം വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തി. പ്രമേയം.പിന്നീട്, 1995-ൽ, നാസയുടെ എറിക് ഫോസ്സം CMOS (കോംപ്ലിമെൻ്ററി മെറ്റൽ-ഓക്സൈഡ് അർദ്ധചാലക) ഇമേജ് സെൻസർ കണ്ടുപിടിച്ചു, ഇത് സമാനമായ CCD ഇമേജ് സെൻസറുകളേക്കാൾ 100 മടങ്ങ് കുറവ് വൈദ്യുതി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഉൽപ്പാദനച്ചെലവ് വളരെ കുറവാണ്.

AASD (12)

ചിത്രം 11 വില്ലാർഡ് ബോയിൽ (ഇടത്), ജോർജ്ജ് സ്മിത്തും അവരുടെ സിസിഡിയും (1974)

20-ആം നൂറ്റാണ്ടിൻ്റെ അവസാനത്തിൽ, അർദ്ധചാലക ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ചിപ്പ് സംസ്‌കരണത്തിൻ്റെയും നിർമ്മാണ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെയും പുരോഗതി, പ്രത്യേകിച്ച് സ്പെക്‌ട്രോമീറ്ററുകൾ ചിത്രം 12-ൽ അറേ CCD, CMOS എന്നിവയുടെ പ്രയോഗത്തിലൂടെ, ഒരൊറ്റ എക്‌സ്‌പോഷറിന് കീഴിൽ സ്പെക്‌ട്രയുടെ മുഴുവൻ ശ്രേണിയും നേടാനാകും.കാലക്രമേണ, വർണ്ണ കണ്ടെത്തൽ/അളവ്, ലേസർ തരംഗദൈർഘ്യ വിശകലനം, ഫ്ലൂറസെൻസ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി, എൽഇഡി സോർട്ടിംഗ്, ഇമേജിംഗ്, ലൈറ്റിംഗ് സെൻസിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ, ഫ്ലൂറസെൻസ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി, രാമൻ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി എന്നിവയും അതിലേറെയും ഉൾപ്പെടെ, എന്നാൽ അതിൽ മാത്രം പരിമിതപ്പെടുത്താതെയുള്ള വിപുലമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ സ്പെക്ട്രോമീറ്ററുകൾ വിപുലമായ ഉപയോഗം കണ്ടെത്തി. .

AASD (13)

ചിത്രം 12 വിവിധ CCD ചിപ്പുകൾ

21-ാം നൂറ്റാണ്ടിൽ, വിവിധ തരം സ്പെക്ട്രോമീറ്ററുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയും നിർമ്മാണ സാങ്കേതികവിദ്യയും ക്രമേണ പക്വത പ്രാപിക്കുകയും സ്ഥിരത കൈവരിക്കുകയും ചെയ്തു.ജീവിതത്തിൻ്റെ എല്ലാ മേഖലകളിലും സ്‌പെക്‌ട്രോമീറ്ററുകളുടെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആവശ്യം അനുസരിച്ച്, സ്പെക്‌ട്രോമീറ്ററുകളുടെ വികസനം കൂടുതൽ വേഗത്തിലും വ്യവസായ-നിർദ്ദിഷ്ടമായും മാറിയിരിക്കുന്നു.പരമ്പരാഗത ഒപ്റ്റിക്കൽ പാരാമീറ്റർ സൂചകങ്ങൾക്ക് പുറമേ, വ്യത്യസ്‌ത വ്യവസായങ്ങൾക്ക് വോളിയം വലുപ്പം, സോഫ്‌റ്റ്‌വെയർ ഫംഗ്‌ഷനുകൾ, ആശയവിനിമയ ഇൻ്റർഫേസുകൾ, പ്രതികരണ വേഗത, സ്ഥിരത, കൂടാതെ സ്‌പെക്‌ട്രോമീറ്ററുകളുടെ ചിലവ് എന്നിവയുടെ ഇഷ്‌ടാനുസൃത ആവശ്യകതകൾ ഉണ്ട്, ഇത് സ്പെക്‌ട്രോമീറ്റർ വികസനം കൂടുതൽ വൈവിധ്യപൂർണ്ണമാക്കുന്നു.


പോസ്റ്റ് സമയം: നവംബർ-28-2023