سپیکٹرومیٹر ایک سائنسی آلہ ہے، جو برقی مقناطیسی شعاعوں کے طیف کا تجزیہ کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے، یہ طول موج کے حوالے سے روشنی کی شدت کی تقسیم کی نمائندگی کرنے والے طیف کے طور پر شعاعوں کے سپیکٹرم کو ظاہر کر سکتا ہے (y-axis شدت ہے، x-axis طول موج ہے / روشنی کی تعدد)۔روشنی کو اسپیکٹرومیٹر کے اندر اس کے اجزاء کی طول موج میں بیم سپلٹرز کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے، جو عام طور پر ریفریکٹیو پرزم یا ڈفریکشن گریٹنگز ہوتے ہیں تصویر 1۔
تصویر 1 روشنی کے بلب اور سورج کی روشنی کا سپیکٹرم (بائیں)، شہتیر تقسیم کرنے کا اصول گریٹنگ اور پرزم (دائیں)
اسپیکٹرومیٹر آپٹیکل تابکاری کی وسیع رینج کی پیمائش میں اہم کردار ادا کرتے ہیں، چاہے وہ روشنی کے منبع کے اخراج کے طیف کو براہ راست جانچ کر یا کسی مواد کے ساتھ تعامل کے بعد روشنی کے انعکاس، جذب، ترسیل یا بکھرنے کا تجزیہ کر کے۔روشنی اور مادے کے تعامل کے بعد، سپیکٹرم ایک مخصوص طیف کی حد یا ایک مخصوص طول موج میں تبدیلی کا تجربہ کرتا ہے، اور مادہ کی خصوصیات کو سپیکٹرم میں ہونے والی تبدیلی کے مطابق معیار یا مقداری تجزیہ کیا جا سکتا ہے، جیسے کہ حیاتیاتی اور کیمیائی تجزیہ۔ خون اور نامعلوم محلول کی ساخت اور ارتکاز، اور مالیکیول کا تجزیہ، جوہری ڈھانچہ اور مواد کی بنیادی ساخت تصویر 2۔
تصویر 2 مختلف قسم کے تیلوں کا انفراریڈ جذب سپیکٹرا
اصل میں طبیعیات، فلکیات، کیمسٹری کے مطالعہ کے لیے ایجاد کیا گیا، اسپیکٹرومیٹر اب بہت سے شعبوں جیسے کیمیکل انجینئرنگ، مواد کا تجزیہ، فلکیاتی سائنس، طبی تشخیص، اور بائیو سینسنگ میں سب سے اہم آلات میں سے ایک ہے۔17 ویں صدی میں، آئزک نیوٹن نے سفید روشنی کے شہتیر کو ایک پرزم سے گزار کر روشنی کو مسلسل رنگین بینڈ میں تقسیم کیا اور اس نتائج کو بیان کرنے کے لیے پہلی بار لفظ "سپیکٹرم" استعمال کیا۔ تصویر 3۔
تصویر 3 آئزک نیوٹن ایک پرزم کے ساتھ سورج کی روشنی کے طیف کا مطالعہ کرتے ہیں۔
19 ویں صدی کے آغاز میں، جرمن سائنسدان جوزف وون فرون ہوفر (فرانچوفر) نے پرزم، ڈفریکشن سلِٹس اور دوربینوں کے ساتھ مل کر اعلیٰ درستگی اور درستگی کے ساتھ ایک سپیکٹرو میٹر بنایا، جسے شمسی اخراج کے سپیکٹرم کا تجزیہ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تصویر 4۔ پہلی بار مشاہدہ کیا کہ سورج کے سات رنگوں کا طیف مسلسل نہیں ہے، بلکہ اس پر بہت سی تاریک لکیریں (600 سے زیادہ مجرد لکیریں) ہیں، جنہیں مشہور "Frankenhofer line" کے نام سے جانا جاتا ہے۔اس نے ان لائنوں میں سب سے الگ A, B, C…H کا نام دیا اور اس نے B اور H کے درمیان کچھ 574 لائنیں گنیں جو شمسی سپیکٹرم پر مختلف عناصر کے جذب سے مساوی ہیں تصویر 5۔ اسی وقت، فرون ہوفر بھی تھا لائن سپیکٹرا حاصل کرنے اور سپیکٹرل لائنوں کی طول موج کا حساب لگانے کے لیے سب سے پہلے ڈفریکشن گریٹنگ کا استعمال کریں۔
تصویر 4. ایک ابتدائی سپیکٹرو میٹر، جو انسان کے ساتھ دیکھا جاتا ہے۔
تصویر 5 Fraun Whaffe لائن ( ربن میں سیاہ لکیر)
تصویر 6 شمسی سپیکٹرم، جس کا مقعر حصہ فراون وولفل لائن سے مطابقت رکھتا ہے
19ویں صدی کے وسط میں، جرمن طبیعیات دان کرچوف اور بنسن، نے ہائڈلبرگ یونیورسٹی میں مل کر کام کیا، اور بنسن کے نئے ڈیزائن کردہ شعلے کے آلے (بنسن برنر) کے ساتھ اور مختلف کیمیکلز کی مخصوص طیفی لکیروں کو نوٹ کرکے پہلا طیفیاتی تجزیہ کیا۔ (نمک) بنسن برنر شعلہ انجیر میں چھڑکیں۔7. انہوں نے سپیکٹرا کا مشاہدہ کر کے عناصر کی کوالیٹیٹو جانچ کا احساس کیا، اور 1860 میں آٹھ عناصر کے سپیکٹرا کی دریافت شائع کی، اور کئی قدرتی مرکبات میں ان عناصر کی موجودگی کا تعین کیا۔ان کے نتائج سپیکٹروسکوپی تجزیاتی کیمسٹری کی ایک اہم شاخ کی تخلیق کا باعث بنے: سپیکٹروسکوپک تجزیہ
تصویر 7 شعلہ رد عمل
20 ویں صدی کے 20 کی دہائی میں، ہندوستانی ماہر طبیعیات سی وی رامن نے نامیاتی محلول میں روشنی اور مالیکیولز کے غیر لچکدار بکھرنے والے اثر کو دریافت کرنے کے لیے ایک سپیکٹرو میٹر کا استعمال کیا۔اس نے مشاہدہ کیا کہ واقعہ روشنی روشنی کے ساتھ تعامل کے بعد اعلی اور کم توانائی کے ساتھ بکھرتی ہے، جسے بعد میں رمن بکھرنے والی تصویر 8 کہا جاتا ہے۔ روشنی کی توانائی کی تبدیلی مالیکیولز کے مائیکرو اسٹرکچر کو نمایاں کرتی ہے، اس لیے رمن بکھرنے والی سپیکٹروسکوپی مواد، ادویات، کیمیکل میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہے۔ اور دیگر صنعتیں جو مادوں کی سالماتی قسم اور ساخت کی شناخت اور تجزیہ کرتی ہیں۔
تصویر 8 روشنی کے مالیکیولز کے ساتھ تعامل کے بعد توانائی بدل جاتی ہے۔
20 ویں صدی کے 30 کی دہائی میں، امریکی سائنسدان ڈاکٹر بیک مین نے سب سے پہلے ہر طول موج پر الٹرا وائلٹ سپیکٹرا کے جذب کی پیمائش کرنے کی تجویز پیش کی تاکہ مکمل جذب سپیکٹرم کا نقشہ بنایا جا سکے، اس طرح حل میں کیمیکلز کی قسم اور ارتکاز کو ظاہر کیا۔یہ ٹرانسمیشن جذب روشنی کا راستہ روشنی کے منبع، سپیکٹرومیٹر اور نمونے پر مشتمل ہے۔موجودہ حل کی زیادہ تر ساخت اور ارتکاز کا پتہ لگانے کی بنیاد اس ٹرانسمیشن جذب سپیکٹرم پر ہے۔یہاں، روشنی کا منبع نمونے پر تقسیم ہوتا ہے اور مختلف طول موج حاصل کرنے کے لیے پرزم یا گریٹنگ کو اسکین کیا جاتا ہے تصویر 9۔
تصویر 9 جاذبیت کا پتہ لگانے کا اصول –
20 ویں صدی کے 40 کی دہائی میں، پہلا براہ راست پتہ لگانے والا سپیکٹرو میٹر ایجاد ہوا، اور پہلی بار، فوٹو ملٹی پلیئر ٹیوبز PMTs اور الیکٹرانک آلات نے روایتی انسانی آنکھ کے مشاہدے یا فوٹو گرافی فلم کی جگہ لے لی، جو طول موج کے خلاف اسپیکٹرل کی شدت کو براہ راست پڑھ سکتی ہے۔ 10. اس طرح، ایک سائنسی آلے کے طور پر سپیکٹرومیٹر کو استعمال میں آسانی، مقداری پیمائش، اور وقت کے ساتھ ساتھ حساسیت کے لحاظ سے نمایاں طور پر بہتر کیا گیا ہے۔
تصویر 10 فوٹوملٹیپلائر ٹیوب
20ویں صدی کے وسط سے آخر تک، سپیکٹرومیٹر ٹیکنالوجی کی ترقی آپٹو الیکٹرانک سیمی کنڈکٹر مواد اور آلات کی ترقی سے الگ نہیں تھی۔1969 میں بیل لیبز کے ویلارڈ بوئل اور جارج سمتھ نے CCD (چارج کپلڈ ڈیوائس) ایجاد کی، جسے پھر 1970 کی دہائی میں مائیکل ایف ٹومپسیٹ نے امیجنگ ایپلی کیشنز میں بہتر بنایا اور تیار کیا۔ولارڈ بوائل (بائیں)، جارج اسمتھ نے جیتا جنہوں نے سی سی ڈی (2009) کی ایجاد کے لیے نوبل انعام جیتا جس میں تصویر 11 میں دکھایا گیا ہے۔ 1980 میں جاپان میں NEC کے نوبوکازو ترانیشی نے ایک فکسڈ فوٹوڈیوڈ ایجاد کیا، جس نے تصویر کے شور کے تناسب کو بہت بہتر بنایا اور قراردادبعد میں، 1995 میں، NASA کے Eric Fossum نے CMOS (کمپلیمنٹری میٹل آکسائیڈ سیمی کنڈکٹر) امیج سینسر ایجاد کیا، جو اسی طرح کے CCD امیج سینسرز کے مقابلے میں 100 گنا کم بجلی استعمال کرتا ہے اور اس کی پیداواری لاگت بہت کم ہے۔
تصویر 11 ولارڈ بوائل (بائیں)، جارج سمتھ اور ان کا سی سی ڈی (1974)
20 ویں صدی کے آخر میں، سیمی کنڈکٹر آپٹو الیکٹرانک چپ پروسیسنگ اور مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کی جاری بہتری، خاص طور پر اسپیکٹومیٹرز تصویر 12 میں سرنی CCD اور CMOS کے اطلاق کے ساتھ، ایک ہی نمائش کے تحت سپیکٹرا کی مکمل رینج حاصل کرنا ممکن ہو جاتا ہے۔وقت گزرنے کے ساتھ، سپیکٹرو میٹرز نے ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج میں وسیع پیمانے پر استعمال پایا ہے، جس میں رنگ کا پتہ لگانے/ پیمائش، لیزر طول موج کا تجزیہ، اور فلوروسینس سپیکٹروسکوپی، ایل ای ڈی چھانٹنا، امیجنگ اور لائٹنگ سینسنگ کا سامان، فلوروسینس سپیکٹروسکوپی، رامن سپیکٹروسکوپی، اور مزید شامل ہیں۔ .
تصویر 12 مختلف سی سی ڈی چپس
21 ویں صدی میں، مختلف قسم کے سپیکٹرو میٹرز کے ڈیزائن اور مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی آہستہ آہستہ پختہ اور مستحکم ہو گئی ہے۔زندگی کے تمام شعبوں میں سپیکٹرو میٹرز کی بڑھتی ہوئی مانگ کے ساتھ، سپیکٹرو میٹرز کی ترقی زیادہ تیز اور صنعت سے متعلق ہو گئی ہے۔روایتی آپٹیکل پیرامیٹر اشارے کے علاوہ، مختلف صنعتوں نے حجم کے سائز، سوفٹ ویئر کے افعال، مواصلاتی انٹرفیس، ردعمل کی رفتار، استحکام، اور یہاں تک کہ سپیکٹرو میٹر کے اخراجات کی اپنی مرضی کے مطابق ضرورت کی ہے، جس سے سپیکٹرو میٹر کی ترقی مزید متنوع ہو جاتی ہے۔
پوسٹ ٹائم: نومبر-28-2023