स्पेक्ट्रोमीटर
स्पेक्ट्रोमीटर (/spɛkˈtrɒmɪtər/) किसी भौतिक घटना के वर्णक्रम घटकों को अलग करने और मापने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक वैज्ञानिक उपकरण है। स्पेक्ट्रोमीटर एक व्यापक शब्द है जिसका उपयोग प्रायः उन उपकरणों के वर्णन करने के लिए किया जाता है जो किसी घटना के निरंतर बदलते घटकों को मापते हैं और जहां वर्णक्रमीय घटक किसी तरह मिश्रित होते हैं। दृश्य प्रकाश में स्पेक्ट्रोमीटर सफेद प्रकाश को अलग कर सकता है और रंगों के अलग-अलग संकीर्ण धारियों को माप सकता है, जिसे वर्णक्रम कहा जाता है। मास स्पेक्ट्रोमीटर गैस में उपलब्ध परमाणुओं या अणुओं के द्रव्यमान के वर्णक्रम को मापता है। पहले स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग प्रकाश को अलग-अलग रंगों की एक सरणी में विभाजित करने के लिए किया जाता था। भौतिकी, खगोल विज्ञान और रसायन विज्ञान के शुरुआती अध्ययनों में स्पेक्ट्रोमीटर का विकास हुआ। रासायनिक संरचना को निर्धारित करने के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपी की क्षमता ने इसकी प्रगति को आगे बढ़ाया और इसके प्राथमिक उपयोगों में से एक बना रहा। स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग खगोल विज्ञान में तारों और ग्रहों की रासायनिक संरचना का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, और यह ब्रह्मांड की उत्पत्ति पर डेटा एकत्र करते हैं।
स्पेक्ट्रोमीटर के उदाहरण ऐसे उपकरण हैं जो उपपरमाण्विक_कणों, परमाणुओं और अणुओं को उनके द्रव्यमान, संवेग या ऊर्जा द्वारा अलग करते हैं। इस प्रकार के स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग रासायनिक विश्लेषण और कण भौतिकी में किया जाता है।
स्पेक्ट्रोमीटर के प्रकार
प्रकाशीय स्पेक्ट्रोमीटर या प्रकाशीय उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटर
प्रकाशीय अवशोषण स्पेक्ट्रोमीटर
प्रकाशीय स्पेक्ट्रोमीटर (अक्सर स्पेक्ट्रोमीटर कहा जाता है), विशेष रूप से, तरंग दैर्ध्य या आवृत्ति के फलन के रूप में प्रकाश की तीव्रता दिखाते हैं। प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य को एक प्रिज्म में या विवर्तन ग्रेटिंग में विवर्तन द्वारा अलग किया जाता है। पराबैंगनी-दृश्य स्पेक्ट्रोस्कोपी इसका एक उदाहरण है।
ये स्पेक्ट्रोमीटर प्रकाशीय फैलाव की घटना का उपयोग करते हैं। प्रकाश स्रोत में सतत वर्णक्रम, उत्सर्जन वर्णक्रम (उज्ज्वल रेखाएँ), या एक अवशोषण वर्णक्रम (अँधेरी रेखाएँ) शामिल हो सकते हैं। क्योंकि प्रत्येक तत्व देखे गए रेखाओं के पैटर्न में अपना वर्णक्रमीय हस्ताक्षर छोड़ता है, स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषण की जा रही वस्तु की संरचना को प्रकट कर सकता है।[1]
प्रकाशीय उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटर
प्रकाशीय उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी (सामान्यतः ओईएस या स्पार्क डिस्चार्ज स्पेक्ट्रोमीटर कहा जाता है), बहुत उच्च सटीकता के साथ रासायनिक संरचना निर्धारित करने के लिए और धातुओं का मूल्यांकन करने के लिए उपयोग किया जाता है। सतह पर उच्च वोल्टेज के माध्यम से एक चिंगारी लगाई जाती है जो कणों को प्लाज्मा में वाष्पीकृत कर देती है। कण और आयन तब विकिरण उत्सर्जित करते हैं जिसे विभिन्न विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर डिटेक्टरों (फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब) द्वारा मापा जाता है।
इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी
स्पेक्ट्रोस्कोपी के कुछ रूपों में फोटॉन ऊर्जा के स्थान पर इलेक्ट्रॉन ऊर्जा का विश्लेषण शामिल होता है। एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी इसका एक उदाहरण है।
मास स्पेक्ट्रोमीटर
मास स्पेक्ट्रोमीटर एक विश्लेषणात्मक उपकरण है जिसका उपयोग मास-टू-चार्ज अनुपात और गैस-फेज आयन की प्रचुरता को मापकर नमूने में उपलब्ध रसायनों की मात्रा और प्रकार की पहचान करने के लिए किया जाता है।[2]
टाइम-ऑफ-फ्लाइट स्पेक्ट्रोमीटर
ज्ञात द्रव्यमान के कणों के ऊर्जा वर्णक्रम, टाइम-ऑफ-फ्लाइट मास स्पेक्ट्रोमीटर में दो डिटेक्टर (और इसलिए वेग) के बीच उड़ान के समय का निर्धारण करके भी मापा जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, यदि वेग ज्ञात है, तो द्रव्यमान को टाइम-ऑफ-फ्लाइट मास स्पेक्ट्रोमीटर में निर्धारित किया जा सकता है।
चुंबकीय स्पेक्ट्रोमीटर
जब एक तेज़ आवेशित कण (आवेश q, द्रव्यमान m) समकोण पर एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र B में प्रवेश करता है, तो यह लोरेंत्ज़ बल के कारण त्रिज्या r के एक वृत्ताकार पथ में विक्षेपित हो जाता है। तब कण का संवेग p दिए गए सूत्र द्वारा दिया जाता है
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जहाँ m और v कण का द्रव्यमान और वेग हैं। जे. के. दानिस द्वारा आविष्कृत, सबसे प्राचीन और सरलतम चुंबकीय स्पेक्ट्रोमीटर, अर्धवृत्ताकार स्पेक्ट्रोमीटर का फोकसिंग सिद्धांत[3] बाईं ओर दिखाया गया है। यहाँ स्थिर चुंबकीय क्षेत्र पृष्ठ के लंबवत है। संवेग p के आवेशित कण जो झिरी से गुजरते हैं, त्रिज्या r = p/qB के वृत्ताकार पथ में विक्षेपित होते हैं। यह पता चला है कि वे सभी लगभग एक ही स्थान पर क्षैतिज रेखा से टकराते हैं, फोकस पर एक कण काउंटर होता है। B को बदलने से अल्फा कण स्पेक्ट्रोमीटर में अल्फा कणों के ऊर्जा वर्णक्रम को, एक बीटा कण स्पेक्ट्रोमीटर में बीटा कणों के,[4] एक कण स्पेक्ट्रोमीटर में कणों (जैसे, तेज आयनों) का, या द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर में विभिन्न द्रव्यमानों की सापेक्ष सामग्री को मापना संभव बनाता है।
डैनीज़ के बाद, अर्धवृत्ताकार प्रकार की तुलना में अधिक जटिल चुंबकीय स्पेक्ट्रोमीटर के कई प्रकार तैयार किए गए हैं।[4]
संकल्प
सामान्यतः, एक उपकरण का वर्णक्रमीय विभेदन हमें बताता है कि दो निकटवर्ती ऊर्जाओं (या तरंग दैर्ध्य, या आवृत्तियों, या द्रव्यमान) को कितनी अच्छी तरह से पता लगाया जा सकता है। सामान्यतः मैकेनिकल स्लिट्स वाले उपकरण के लिए, उच्च रिज़ॉल्यूशन का मतलब कम तीव्रता होता है।
यह भी देखें
- प्रकाशीय स्पेक्ट्रोमीटर
- इमेजिंग स्पेक्ट्रोमीटर
- स्पेक्ट्रोरेडियोमीटर
संदर्भ
- ↑ open access publication – free to read OpenStax, Astronomy. OpenStax. 13 October 2016. <http://cnx.org/content/col11992/latest/>
- ↑ "mass spectrometer" (PDF). IUPAC Compendium of Chemical Terminology. 2009. doi:10.1351/goldbook.M03732. ISBN 978-0-9678550-9-7. S2CID 99611182. Archived from the original (PDF) on 2018-10-08. Retrieved 2015-06-15.
- ↑ Jan Kazimierz Danysz, Le Radium 9, 1 (1912); 10, 4 (1913)
- ↑ 4.0 4.1 K. Siegbahn, Alpha-, Beta- and Gamma-Ray Spectroscopy, North-Holland Publishing Co. Amsterdam (1966)
