స్పెక్ట్రోమీటర్ అనేది విద్యుదయస్కాంత వికిరణాల వర్ణపటాన్ని విశ్లేషించడానికి ఉపయోగించే ఒక శాస్త్రీయ పరికరం, ఇది తరంగదైర్ఘ్యానికి సంబంధించి కాంతి తీవ్రత పంపిణీని సూచించే స్పెక్ట్రోగ్రాఫ్‌గా రేడియేషన్ల స్పెక్ట్రమ్‌ను ప్రదర్శిస్తుంది (y-అక్షం తీవ్రత, x-అక్షం తరంగదైర్ఘ్యం / కాంతి యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ).కాంతి వర్ణపటమాపకం లోపల ఉండే దాని తరంగదైర్ఘ్యాలుగా బీమ్ స్ప్లిటర్‌ల ద్వారా వేరు చేయబడుతుంది, ఇవి సాధారణంగా రిఫ్రాక్టివ్ ప్రిజమ్‌లు లేదా డిఫ్రాక్షన్ గ్రేటింగ్‌లు Fig. 1.
Fig. 1 వర్ణపట బల్బ్ మరియు సూర్యకాంతి (ఎడమ), గ్రేటింగ్ మరియు ప్రిజం (కుడి) యొక్క బీమ్ స్ప్లిటింగ్ సూత్రం
కాంతి మూలం యొక్క ఉద్గార వర్ణపటాన్ని నేరుగా పరిశీలించడం ద్వారా లేదా పదార్థంతో పరస్పర చర్య తర్వాత కాంతి ప్రతిబింబం, శోషణ, ప్రసారం లేదా వెదజల్లడాన్ని విశ్లేషించడం ద్వారా విస్తృత శ్రేణి ఆప్టికల్ రేడియేషన్‌ను కొలవడంలో స్పెక్ట్రోమీటర్లు ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి.కాంతి మరియు పదార్థ పరస్పర చర్య తర్వాత, స్పెక్ట్రం ఒక నిర్దిష్ట వర్ణపట శ్రేణి లేదా నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యంలో మార్పును అనుభవిస్తుంది మరియు వర్ణపటంలోని జీవ మరియు రసాయన విశ్లేషణ వంటి వర్ణపటంలో మార్పును బట్టి పదార్ధం యొక్క లక్షణాలను గుణాత్మకంగా లేదా పరిమాణాత్మకంగా విశ్లేషించవచ్చు. రక్తం యొక్క కూర్పు మరియు ఏకాగ్రత మరియు తెలియని పరిష్కారాలు, మరియు అణువు యొక్క విశ్లేషణ, పరమాణు నిర్మాణం మరియు పదార్థాల మూలక కూర్పు Fig. 2.
Fig. 2 వివిధ రకాల నూనెల పరారుణ శోషణ స్పెక్ట్రా
వాస్తవానికి భౌతిక శాస్త్రం, ఖగోళ శాస్త్రం, రసాయన శాస్త్రం అధ్యయనం కోసం కనుగొనబడిన స్పెక్ట్రోమీటర్ ఇప్పుడు రసాయన ఇంజనీరింగ్, పదార్థాల విశ్లేషణ, ఖగోళ శాస్త్రం, మెడికల్ డయాగ్నస్టిక్స్ మరియు బయో-సెన్సింగ్ వంటి అనేక రంగాలలో అత్యంత ముఖ్యమైన సాధనాలలో ఒకటి.17వ శతాబ్దంలో, ఐజాక్ న్యూటన్ తెల్లని కాంతి పుంజాన్ని ప్రిజం ద్వారా పంపడం ద్వారా కాంతిని నిరంతర రంగుల బ్యాండ్‌గా విభజించగలిగాడు మరియు ఈ ఫలితాలను వివరించడానికి మొదటిసారిగా "స్పెక్ట్రమ్" అనే పదాన్ని ఉపయోగించాడు Fig. 3.
Fig. 3 ఐజాక్ న్యూటన్ సూర్యకాంతి వర్ణపటాన్ని ప్రిజంతో అధ్యయనం చేస్తాడు.
19వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో, జర్మన్ శాస్త్రవేత్త జోసెఫ్ వాన్ ఫ్రాన్‌హోఫర్ (ఫ్రాంచోఫర్), ప్రిజమ్‌లు, డిఫ్రాక్షన్ స్లిట్‌లు మరియు టెలిస్కోప్‌లతో కలిపి, అధిక ఖచ్చితత్వం మరియు ఖచ్చితత్వంతో స్పెక్ట్రోమీటర్‌ను తయారు చేశారు, ఇది సౌర ఉద్గారాల స్పెక్ట్రమ్‌ను విశ్లేషించడానికి ఉపయోగించబడింది Fig. సూర్యుని యొక్క సప్తవర్ణాల వర్ణపటం నిరంతరంగా ఉండదు, కానీ దానిపై అనేక చీకటి రేఖలు (600 కంటే ఎక్కువ వివిక్త రేఖలు) ఉన్నాయి, దీనిని ప్రసిద్ధ "ఫ్రాంకెన్‌హోఫర్ లైన్" అని పిలుస్తారు.అతను ఈ పంక్తులలో చాలా విభిన్నమైన వాటికి A, B, C...H అని పేరు పెట్టాడు మరియు అతను B మరియు H మధ్య కొన్ని 574 పంక్తులను లెక్కించాడు, ఇది సౌర వర్ణపటంలోని వివిధ మూలకాల శోషణకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. Fig. 5. అదే సమయంలో, Fraunhofer కూడా లైన్ స్పెక్ట్రాను పొందేందుకు మరియు వర్ణపట రేఖల తరంగదైర్ఘ్యాన్ని గణించడానికి మొదట డిఫ్రాక్షన్ గ్రేటింగ్‌ను ఉపయోగించడం.
Fig. 4. ఒక ప్రారంభ స్పెక్ట్రోమీటర్, మానవునితో వీక్షించబడింది
Fig. 5 ఫ్రాన్ వాఫే లైన్ (రిబ్బన్‌లో చీకటి గీత)
Fig. 6 సౌర వర్ణపటం, ఫ్రాన్ వోల్ఫెల్ లైన్‌కు సంబంధించిన పుటాకార భాగం
19వ శతాబ్దం మధ్యలో, జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు కిర్చోఫ్ మరియు బున్సెన్, హైడెల్‌బర్గ్ విశ్వవిద్యాలయంలో మరియు బున్సెన్ కొత్తగా రూపొందించిన జ్వాల సాధనం (బన్సెన్ బర్నర్)తో కలిసి పనిచేశారు మరియు వివిధ రసాయనాల నిర్దిష్ట వర్ణపట రేఖలను గుర్తించడం ద్వారా మొదటి వర్ణపట విశ్లేషణను నిర్వహించారు. (లవణాలు) బున్సెన్ బర్నర్ జ్వాల అంజీర్ లోకి చల్లబడుతుంది.7. వారు స్పెక్ట్రాను పరిశీలించడం ద్వారా మూలకాల యొక్క గుణాత్మక పరిశీలనను గ్రహించారు మరియు 1860లో ఎనిమిది మూలకాల స్పెక్ట్రా యొక్క ఆవిష్కరణను ప్రచురించారు మరియు అనేక సహజ సమ్మేళనంలో ఈ మూలకాల ఉనికిని నిర్ణయించారు.వారి పరిశోధనలు స్పెక్ట్రోస్కోపీ అనలిటికల్ కెమిస్ట్రీ యొక్క ముఖ్యమైన శాఖను సృష్టించడానికి దారితీశాయి: స్పెక్ట్రోస్కోపిక్ విశ్లేషణ
Fig.7 జ్వాల ప్రతిచర్య
20వ శతాబ్దపు 20వ దశకంలో, భారతీయ భౌతిక శాస్త్రవేత్త CV రామన్ సేంద్రీయ ద్రావణాలలో కాంతి మరియు అణువుల యొక్క అస్థిర విక్షేపణ ప్రభావాన్ని కనుగొనడానికి స్పెక్ట్రోమీటర్‌ను ఉపయోగించారు.అతను కాంతితో సంకర్షణ తర్వాత అధిక మరియు తక్కువ శక్తితో చెల్లాచెదురుగా ఉన్న సంఘటన కాంతిని గమనించాడు, దీనిని తరువాత రామన్ స్కాటరింగ్ ఫిగ్ 8 అని పిలుస్తారు. కాంతి శక్తి యొక్క మార్పు అణువుల సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని వర్ణిస్తుంది, కాబట్టి రామన్ స్కాటరింగ్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ పదార్థాలు, ఔషధం, రసాయనాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. మరియు పదార్థాల పరమాణు రకాన్ని మరియు నిర్మాణాన్ని గుర్తించడానికి మరియు విశ్లేషించడానికి ఇతర పరిశ్రమలు.
Fig. 8 అణువులతో కాంతి సంకర్షణ తర్వాత శక్తి మారుతుంది
20వ శతాబ్దపు 30వ దశకంలో, అమెరికన్ శాస్త్రవేత్త డాక్టర్. బెక్‌మాన్ మొదటగా ప్రతి తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద అతినీలలోహిత వర్ణపటం యొక్క శోషణను పూర్తి శోషణ స్పెక్ట్రమ్‌ను మ్యాప్ చేయడానికి విడిగా కొలవాలని ప్రతిపాదించారు, తద్వారా ద్రావణంలో రసాయనాల రకాన్ని మరియు సాంద్రతను బహిర్గతం చేశారు.ఈ ప్రసార శోషణ కాంతి మార్గం కాంతి మూలం, స్పెక్ట్రోమీటర్ మరియు నమూనాను కలిగి ఉంటుంది.ప్రస్తుత పరిష్కార కూర్పు మరియు ఏకాగ్రతను గుర్తించడం చాలా వరకు ఈ ప్రసార శోషణ స్పెక్ట్రంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.ఇక్కడ, కాంతి మూలం నమూనాపైకి విభజించబడింది మరియు వివిధ తరంగదైర్ఘ్యాలను పొందేందుకు ప్రిజం లేదా గ్రేటింగ్ స్కాన్ చేయబడుతుంది Fig. 9.
Fig.9 శోషణ గుర్తింపు సూత్రం –
20వ శతాబ్దం 40వ దశకంలో, మొట్టమొదటి డైరెక్ట్ డిటెక్షన్ స్పెక్ట్రోమీటర్ కనుగొనబడింది మరియు మొట్టమొదటిసారిగా, ఫోటోమల్టిప్లియర్ ట్యూబ్‌లు PMTలు మరియు ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు సాంప్రదాయ మానవ కంటి పరిశీలన లేదా ఫోటోగ్రాఫిక్ ఫిల్మ్‌ను భర్తీ చేశాయి, ఇది తరంగదైర్ఘ్యం అంజీర్‌కు వ్యతిరేకంగా స్పెక్ట్రల్ తీవ్రతను నేరుగా చదవగలదు. 10. ఆ విధంగా, స్పెక్ట్రోమీటర్ ఒక శాస్త్రీయ పరికరంగా వాడుకలో సౌలభ్యం, పరిమాణాత్మక కొలత మరియు సున్నితత్వం వంటి కాల వ్యవధిలో గణనీయంగా మెరుగుపరచబడింది.
అత్తి 10 ఫోటోమల్టిప్లియర్ ట్యూబ్
20వ శతాబ్దం మధ్య నుండి చివరి వరకు, స్పెక్ట్రోమీటర్ సాంకేతికత అభివృద్ధి ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు మరియు పరికరాల అభివృద్ధి నుండి విడదీయరానిది.1969లో, బెల్ ల్యాబ్స్‌కు చెందిన విల్లార్డ్ బాయిల్ మరియు జార్జ్ స్మిత్ CCD (ఛార్జ్-కపుల్డ్ డివైస్)ను కనుగొన్నారు, ఇది 1970లలో మైఖేల్ F. టాంప్‌సెట్ చేత మెరుగుపరచబడింది మరియు ఇమేజింగ్ అప్లికేషన్‌లుగా అభివృద్ధి చేయబడింది.విల్లార్డ్ బాయిల్ (ఎడమ), జార్జ్ స్మిత్ CCD (2009) యొక్క వారి ఆవిష్కరణకు నోబెల్ బహుమతిని గెలుచుకున్నారు. Fig. 11 చూపబడింది. 1980లో, జపాన్‌లోని NECకి చెందిన నోబుకాజు టెరానిషి స్థిరమైన ఫోటోడియోడ్‌ను కనుగొన్నారు, ఇది ఇమేజ్ శబ్ద నిష్పత్తిని బాగా మెరుగుపరిచింది మరియు స్పష్టత.తరువాత, 1995లో, NASA యొక్క ఎరిక్ ఫోసమ్ CMOS (కాంప్లిమెంటరీ మెటల్-ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్) ఇమేజ్ సెన్సార్‌ను కనిపెట్టింది, ఇది సారూప్య CCD ఇమేజ్ సెన్సార్‌ల కంటే 100 రెట్లు తక్కువ శక్తిని వినియోగిస్తుంది మరియు చాలా తక్కువ ఉత్పత్తి ఖర్చుతో ఉంటుంది.
Fig. 11 విల్లార్డ్ బాయిల్ (ఎడమ), జార్జ్ స్మిత్ మరియు వారి CCD (1974)
20వ శతాబ్దం చివరలో, సెమీకండక్టర్ ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ చిప్ ప్రాసెసింగ్ మరియు తయారీ సాంకేతికత యొక్క కొనసాగుతున్న మెరుగుదల, ప్రత్యేకించి స్పెక్ట్రోమీటర్లు ఫిగ్. 12లో శ్రేణి CCD మరియు CMOS యొక్క అప్లికేషన్‌తో, ఒకే ఎక్స్‌పోజర్‌లో పూర్తి స్థాయి స్పెక్ట్రాను పొందడం సాధ్యమవుతుంది.కాలక్రమేణా, స్పెక్ట్రోమీటర్లు రంగు గుర్తింపు/కొలత, లేజర్ తరంగదైర్ఘ్యం విశ్లేషణ మరియు ఫ్లోరోసెన్స్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ, LED సార్టింగ్, ఇమేజింగ్ మరియు లైటింగ్ సెన్సింగ్ పరికరాలు, ఫ్లోరోసెన్స్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ, రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ మరియు మరిన్ని వాటితో సహా అనేక రకాల అప్లికేషన్‌లలో విస్తృతమైన ఉపయోగాన్ని కనుగొన్నాయి. .
అత్తి 12 వివిధ CCD చిప్స్
21వ శతాబ్దంలో, వివిధ రకాల స్పెక్ట్రోమీటర్ల రూపకల్పన మరియు తయారీ సాంకేతికత క్రమంగా పరిపక్వం చెందింది మరియు స్థిరీకరించబడింది.జీవితంలోని అన్ని రంగాలలో స్పెక్ట్రోమీటర్‌లకు పెరుగుతున్న డిమాండ్‌తో, స్పెక్ట్రోమీటర్ల అభివృద్ధి మరింత వేగంగా మరియు పరిశ్రమ-నిర్దిష్టంగా మారింది.సాంప్రదాయిక ఆప్టికల్ పారామీటర్ సూచికలతో పాటు, వివిధ పరిశ్రమలు వాల్యూమ్ పరిమాణం, సాఫ్ట్‌వేర్ ఫంక్షన్‌లు, కమ్యూనికేషన్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లు, ప్రతిస్పందన వేగం, స్థిరత్వం మరియు స్పెక్ట్రోమీటర్ల ఖర్చుల అవసరాలను అనుకూలీకరించాయి, స్పెక్ట్రోమీటర్ అభివృద్ధి మరింత వైవిధ్యంగా మారింది.
పోస్ట్ సమయం: నవంబర్-28-2023