स्पेक्ट्रोमीटर हे एक वैज्ञानिक साधन आहे, जे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनच्या स्पेक्ट्रमचे विश्लेषण करण्यासाठी वापरले जाते, ते तरंगलांबीच्या संदर्भात प्रकाशाच्या तीव्रतेच्या वितरणाचे प्रतिनिधित्व करणारे स्पेक्ट्रोग्राफ म्हणून रेडिएशनचे स्पेक्ट्रम प्रदर्शित करू शकते (y-अक्ष ही तीव्रता आहे, x-अक्ष ही तरंगलांबी आहे /प्रकाशाची वारंवारता).स्पेक्ट्रोमीटरच्या आतल्या घटकांच्या तरंगलांबीमध्ये प्रकाशाचा विभक्त केला जातो, जो सामान्यतः अपवर्तक प्रिझम किंवा डिफ्रॅक्शन ग्रेटिंग्स असतात आकृती 1.
अंजीर. 1 लाइट बल्ब आणि सूर्यप्रकाशाचे स्पेक्ट्रम (डावीकडे), जाळी आणि प्रिझमचे तुळई विभाजन तत्त्व (उजवीकडे)
प्रकाश स्रोताच्या उत्सर्जन स्पेक्ट्रमचे थेट परीक्षण करून किंवा सामग्रीशी परस्परसंवादानंतर प्रकाशाचे प्रतिबिंब, शोषण, प्रसारण किंवा विखुरण्याचे विश्लेषण करून, ऑप्टिकल रेडिएशनच्या विस्तृत श्रेणीचे मोजमाप करण्यात स्पेक्ट्रोमीटर महत्त्वाची भूमिका बजावतात.प्रकाश आणि पदार्थाच्या परस्परसंवादानंतर, स्पेक्ट्रमला विशिष्ट वर्णक्रमीय श्रेणी किंवा विशिष्ट तरंगलांबीमधील बदलाचा अनुभव येतो आणि स्पेक्ट्रममधील बदलानुसार पदार्थाच्या गुणधर्मांचे गुणात्मक किंवा परिमाणात्मक विश्लेषण केले जाऊ शकते, जसे की जैविक आणि रासायनिक विश्लेषण. रक्त आणि अज्ञात द्रावणांची रचना आणि एकाग्रता आणि रेणूचे विश्लेषण, अणू रचना आणि सामग्रीची मूलभूत रचना चित्र 2.
अंजीर. 2 विविध प्रकारच्या तेलांचे इन्फ्रारेड शोषण स्पेक्ट्रा
मूलतः भौतिकशास्त्र, खगोलशास्त्र, रसायनशास्त्राच्या अभ्यासासाठी शोधण्यात आलेले स्पेक्ट्रोमीटर आता रासायनिक अभियांत्रिकी, साहित्य विश्लेषण, खगोलशास्त्र, वैद्यकीय निदान आणि जैव संवेदन यासारख्या अनेक क्षेत्रांतील सर्वात महत्त्वाचे साधन आहे.17व्या शतकात, आयझॅक न्यूटनने प्रिझममधून पांढऱ्या प्रकाशाचा किरण पार करून प्रकाशाला सतत रंगीत बँडमध्ये विभाजित करण्यास सक्षम केले आणि या परिणामांचे वर्णन करण्यासाठी प्रथमच "स्पेक्ट्रम" शब्द वापरला. चित्र 3.
चित्र 3 आयझॅक न्यूटन प्रिझमसह सूर्यप्रकाशाच्या स्पेक्ट्रमचा अभ्यास करतो.
19व्या शतकाच्या सुरूवातीस, जर्मन शास्त्रज्ञ जोसेफ फॉन फ्रॉनहोफर (फ्रॅन्कोफर), प्रिझम, डिफ्रॅक्शन स्लिट्स आणि टेलिस्कोपसह एकत्रितपणे उच्च अचूकता आणि अचूकतेसह स्पेक्ट्रोमीटर बनवले, ज्याचा उपयोग सौर उत्सर्जनाच्या स्पेक्ट्रमचे विश्लेषण करण्यासाठी केला गेला. चित्र 4. सूर्याच्या सात-रंगांचा स्पेक्ट्रम सतत नसतो, परंतु त्यावर अनेक गडद रेषा (600 पेक्षा जास्त वेगळ्या रेषा) असतात, ज्याला प्रसिद्ध "फ्रँकेनहोफर रेषा" म्हणून ओळखले जाते हे प्रथमच आढळून आले.त्यांनी या ओळींपैकी सर्वात वेगळ्या A, B, C...H असे नाव दिले आणि B आणि H मधील काही 574 रेषा मोजल्या ज्या सौर स्पेक्ट्रमवरील भिन्न घटकांच्या शोषणाशी संबंधित आहेत. चित्र 5. त्याच वेळी, फ्रॉनहोफर देखील होते. रेषा स्पेक्ट्रा मिळविण्यासाठी आणि वर्णक्रमीय रेषांची तरंगलांबी मोजण्यासाठी प्रथम विवर्तन जाळी वापरणे.
अंजीर. 4. एक प्रारंभिक स्पेक्ट्रोमीटर, मानवासह पाहिले
अंजीर 5 फ्रॉन व्हेफ लाइन (रिबनमधील गडद रेषा)
अंजीर. 6 सोलर स्पेक्ट्रम, फ्रॉन वुल्फेल रेषेशी संबंधित अवतल भागासह
19व्या शतकाच्या मध्यात, जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ किर्चहॉफ आणि बुन्सेन यांनी हेडलबर्ग विद्यापीठात एकत्र काम केले आणि बनसेनच्या नवीन डिझाइन केलेल्या फ्लेम टूल (बन्सेन बर्नर) सोबत आणि वेगवेगळ्या रसायनांच्या विशिष्ट वर्णक्रमीय रेषा लक्षात घेऊन प्रथम वर्णक्रमीय विश्लेषण केले. (लवण) बुनसेन बर्नर फ्लेम अंजीर मध्ये शिंपडले.7. त्यांनी स्पेक्ट्राचे निरीक्षण करून घटकांचे गुणात्मक परीक्षण लक्षात घेतले आणि 1860 मध्ये आठ घटकांच्या वर्णपटाचा शोध प्रकाशित केला आणि अनेक नैसर्गिक संयुगांमध्ये या घटकांचे अस्तित्व निश्चित केले.त्यांच्या निष्कर्षांमुळे स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषणात्मक रसायनशास्त्राची एक महत्त्वाची शाखा निर्माण झाली: स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण
Fig.7 ज्वाला प्रतिक्रिया
20 व्या शतकाच्या 20 च्या दशकात, भारतीय भौतिकशास्त्रज्ञ सीव्ही रामन यांनी सेंद्रिय द्रावणातील प्रकाश आणि रेणूंचा लवचिक विखुरलेला प्रभाव शोधण्यासाठी स्पेक्ट्रोमीटरचा वापर केला.त्यांनी निरीक्षण केले की प्रकाशाशी संवाद साधल्यानंतर घटना प्रकाश उच्च आणि कमी उर्जेसह विखुरला जातो, ज्याला नंतर रमन स्कॅटरिंग अंजीर 8 असे म्हणतात. प्रकाश ऊर्जेतील बदल रेणूंच्या सूक्ष्म संरचनाचे वैशिष्ट्य दर्शविते, म्हणून रमन स्कॅटरिंग स्पेक्ट्रोस्कोपीचा मोठ्या प्रमाणावर वापर साहित्य, औषध, रसायनांमध्ये केला जातो. आण्विक प्रकार आणि पदार्थांची रचना ओळखण्यासाठी आणि विश्लेषण करण्यासाठी आणि इतर उद्योग.
अंजीर. 8 प्रकाशाचा रेणूंशी संवाद साधल्यानंतर ऊर्जा बदलते
20 व्या शतकाच्या 30 च्या दशकात, अमेरिकन शास्त्रज्ञ डॉ. बेकमन यांनी प्रथम प्रत्येक तरंगलांबीवरील अल्ट्राव्हायोलेट स्पेक्ट्राचे शोषण मोजण्याचे प्रस्तावित केले आणि संपूर्ण शोषण स्पेक्ट्रमचा नकाशा तयार केला, ज्यामुळे द्रावणातील रसायनांचा प्रकार आणि एकाग्रता उघड झाली.या ट्रान्समिशन शोषण प्रकाश मार्गामध्ये प्रकाश स्रोत, स्पेक्ट्रोमीटर आणि नमुना यांचा समावेश होतो.सध्याच्या सोल्यूशनची रचना आणि एकाग्रता शोधणे या ट्रान्समिशन शोषण स्पेक्ट्रमवर आधारित आहे.येथे, प्रकाश स्रोत नमुन्यावर विभाजित केला जातो आणि भिन्न तरंगलांबी मिळविण्यासाठी प्रिझम किंवा जाळी स्कॅन केली जाते. आकृती 9.
आकृती.९ शोषकता शोधण्याचे तत्व –
20 व्या शतकाच्या 40 च्या दशकात, प्रथम डायरेक्ट डिटेक्शन स्पेक्ट्रोमीटरचा शोध लावला गेला आणि प्रथमच, फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब पीएमटी आणि इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांनी पारंपारिक मानवी डोळ्यांचे निरीक्षण किंवा फोटोग्राफिक फिल्मची जागा घेतली, जी तरंगलांबी अंजीर विरूद्ध वर्णक्रमीय तीव्रता थेट वाचू शकते. 10. अशाप्रकारे, वैज्ञानिक साधन म्हणून स्पेक्ट्रोमीटर वापरण्यास सुलभता, परिमाणवाचक मापन आणि वेळोवेळी संवेदनशीलतेच्या दृष्टीने लक्षणीयरीत्या सुधारले गेले आहे.
अंजीर 10 फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब
20 व्या शतकाच्या मध्यापासून ते शेवटच्या काळात, स्पेक्ट्रोमीटर तंत्रज्ञानाचा विकास ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सेमीकंडक्टर सामग्री आणि उपकरणांच्या विकासापासून अविभाज्य होता.1969 मध्ये, बेल लॅब्सचे विलार्ड बॉयल आणि जॉर्ज स्मिथ यांनी CCD (चार्ज-कपल्ड डिव्हाइस) चा शोध लावला, जो नंतर 1970 च्या दशकात मायकेल एफ. टॉम्पसेट यांनी सुधारित आणि इमेजिंग ऍप्लिकेशन्समध्ये विकसित केला.विलार्ड बॉयल (डावीकडे), जॉर्ज स्मिथ यांनी त्यांच्या CCD (2009) च्या आविष्कारासाठी नोबेल पारितोषिक जिंकले ते चित्र 11 मध्ये दाखवले आहे. 1980 मध्ये जपानमधील NEC च्या नोबुकाझू तेरानिशी यांनी एका निश्चित फोटोडिओडचा शोध लावला, ज्यामुळे प्रतिमा आवाजाचे प्रमाण खूप सुधारले आणि ठराव.नंतर, 1995 मध्ये, NASA च्या एरिक फॉसम यांनी CMOS (पूरक मेटल-ऑक्साइड सेमीकंडक्टर) इमेज सेन्सरचा शोध लावला, जो समान CCD इमेज सेन्सर्सपेक्षा 100 पट कमी उर्जा वापरतो आणि उत्पादन खर्च खूपच कमी आहे.
चित्र. 11 विलार्ड बॉयल (डावीकडे), जॉर्ज स्मिथ आणि त्यांचे सीसीडी (1974)
20 व्या शतकाच्या शेवटी, सेमीकंडक्टर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक चिप प्रोसेसिंग आणि मॅन्युफॅक्चरिंग तंत्रज्ञानाच्या चालू सुधारणा, विशेषत: स्पेक्ट्रोमीटरमध्ये CCD आणि CMOS च्या ऍप्लिकेशनसह चित्र 12, एका एक्सपोजर अंतर्गत स्पेक्ट्राची संपूर्ण श्रेणी प्राप्त करणे शक्य होते.कालांतराने, स्पेक्ट्रोमीटर्सना रंग शोध/मापन, लेसर तरंगलांबी विश्लेषण, आणि फ्लूरोसेन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी, एलईडी सॉर्टिंग, इमेजिंग आणि लाइटिंग सेन्सिंग उपकरणे, फ्लूरोसेन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, आणि बरेच काही यासह परंतु इतकेच मर्यादित नसलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये विस्तृत वापर आढळला आहे. .
अंजीर 12 विविध सीसीडी चिप्स
21 व्या शतकात, विविध प्रकारच्या स्पेक्ट्रोमीटरचे डिझाइन आणि उत्पादन तंत्रज्ञान हळूहळू परिपक्व आणि स्थिर झाले आहे.जीवनाच्या सर्व क्षेत्रांमध्ये स्पेक्ट्रोमीटरच्या वाढत्या मागणीसह, स्पेक्ट्रोमीटरचा विकास अधिक जलद आणि उद्योग-विशिष्ट झाला आहे.पारंपारिक ऑप्टिकल पॅरामीटर निर्देशकांव्यतिरिक्त, वेगवेगळ्या उद्योगांमध्ये व्हॉल्यूम आकार, सॉफ्टवेअर फंक्शन्स, कम्युनिकेशन इंटरफेस, प्रतिसाद गती, स्थिरता आणि स्पेक्ट्रोमीटरच्या खर्चाची सानुकूलित आवश्यकता असते, ज्यामुळे स्पेक्ट्रोमीटरचा विकास अधिक वैविध्यपूर्ण बनतो.
पोस्ट वेळ: नोव्हेंबर-28-2023