कुछ साल पहले, ऑस्ट्रिया में ग्राज़ यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी (टीयू ग्राज़) इंस्टीट्यूट ऑफ एक्सपेरिमेंटल फिजिक्स में प्रोफेसर बिरगिट्टा बर्नहार्ट और उनके समूह ने वास्तविक समय में वायु प्रदूषकों (गैसों) का पता लगाने और मापने के लिए दुनिया का पहला ब्रॉडबैंड यूवी डुअल -कॉम्ब स्पेक्ट्रोमीटर डिजाइन किया था। और अब उन्होंने उच्च वर्णक्रमीय रिज़ॉल्यूशन (1 गीगाहर्ट्ज), ब्रॉड बैंडविड्थ (12 टीएचजेड), और 2.5 किलोमीटर (1.55 मील) की सीमा के भीतर वायु प्रदूषकों के आणविक फिंगरप्रिंट को कैप्चर करने के लिए एक कॉम्पैक्ट मोबाइल संस्करण (वीडियो देखें) और भी अधिक संवेदनशील और सटीक बनाया है।
दोहरी -कंघी स्पेक्ट्रोस्कोपी उच्च वर्णक्रमीय रिज़ॉल्यूशन, व्यापक वर्णक्रमीय कवरेज और कम अधिग्रहण समय को जोड़ती है। जबकि यह दृष्टिकोण इन्फ्रारेड (आईआर) वर्णक्रमीय क्षेत्र के भीतर अपनी ताकत के लिए जाना जाता है, प्रत्यक्ष आवृत्ति कंघी स्रोतों की कमी के कारण यूवी वर्णक्रमीय क्षेत्र कुछ हद तक कम खोजा गया है।
बर्नहार्ट कहते हैं, लेकिन यूवी वर्णक्रमीय क्षेत्र "अत्यंत महत्वपूर्ण है, और हमारा उपकरण आपको न केवल आणविक नमूनों की घूर्णी और कंपन संबंधी जानकारी तक पहुंचने देता है, बल्कि इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों को भी उत्तेजित करता है।" "ये विभिन्न फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के लिए ट्रिगर हैं जो हमारे वायुमंडल के भीतर फोटोकैमिस्ट्री के लिए अत्यधिक प्रासंगिक हैं।"
दो लेजर फ्रीक्वेंसी कंघी
दोहरी {{0}कॉम्ब स्पेक्ट्रोस्कोपी दो लेजर फ्रीक्वेंसी कॉम्ब्स को थोड़ी अलग पुनरावृत्ति दर के साथ जोड़ती है, और जब ये पल्स ट्रेनें इसमें हस्तक्षेप करती हैं तो {{1}उच्च ऑप्टिकल आवृत्तियों को कुशलतापूर्वक सीधे पहुंच योग्य रेडियो फ्रीक्वेंसी डोमेन में परिवर्तित कर देती है।
बर्नहार्ट कहते हैं, "हम एक साधारण फोटोडायोड के माध्यम से जांच के तहत नमूनों के ऑप्टिकल गुणों {{0}अवशोषण या फैलाव {{1} को भी माप सकते हैं।" "इस तकनीक का उपयोग अब यूवी क्षेत्र के भीतर एक कॉम्पैक्ट सिंगल {{3} कैविटी डुअल {{4} कॉम्ब लेजर के आईआर आउटपुट को आवृत्ति को तीन गुना करके किया जाता है।"
दोहरे -कंघी सिद्धांत के लिए धन्यवाद, उनका स्पेक्ट्रोमीटर उप{{1}सेकंड माप समय के भीतर दस लाख की विभेदन शक्ति तक पहुंच जाता है। बर्नहार्ट कहते हैं, "यह एक अनूठा संयोजन है जिस तक आप पारंपरिक ग्रेटिंग स्पेक्ट्रोमीटर या मोनोक्रोमेटर्स के साथ नहीं पहुंच सकते।"
Main benefits of the group's design changes? Broad spectral coverage of >10 THz, कम अधिग्रहण समय (आधा सेकंड), 1,000,000 की उच्च संकल्प शक्ति, उच्च संवेदनशीलता (अवशोषण क्रॉस सेक्शन 10 जितना कम)-22सेमी2/अणु), और उच्च परिशुद्धता-सभी कम खोजे गए यूवी वर्णक्रमीय क्षेत्र के भीतर।
बर्नहार्ट बताते हैं, "हमारा सेटअप मोबाइल है और इसके लिए किसी जटिल इलेक्ट्रॉनिक स्थिरीकरण उपकरण की आवश्यकता नहीं है।" "हमारे पिछले प्रोजेक्ट में एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनिक रैक शामिल था। इसे सरल बनाकर, स्पेक्ट्रोमीटर न केवल स्पेक्ट्रोस्कोपी विशेषज्ञों के लिए बल्कि उपयोगकर्ता के अनुकूल बनने की राह पर है।"
अभूतपूर्व UV डुअल-कंघी स्पेक्ट्रोमीटर परिशुद्धता
समूह के मोबाइल यूवी डुअल {{0}कॉम्ब स्पेक्ट्रोमीटर ने शोधकर्ताओं को फॉर्मेल्डिहाइड (एक वायुमंडलीय प्रदूषक और वाष्पशील कार्बनिक यौगिक) के यूवी प्रकाश अवशोषण पैटर्न को सटीक रूप से मापने की अनुमति दी। बर्नहार्ट कहते हैं, "ये माप इतने सटीक थे, "हमने कई फॉर्मेल्डिहाइड अनुनादों का पता लगाया जो प्रयोगात्मक रूप से पहले कभी नहीं देखे गए थे।" "यह एक बेहतरीन क्षण था!"
वास्तव में, उनके माप से पता चला कि 1960 के दशक से भौतिकी की पाठ्यपुस्तकों में फॉर्मेल्डिहाइड के घूर्णी स्थिरांक गलत हैं। अमेरिका में सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स के हार्वर्ड एंड स्मिथसोनियन एटॉमिक्स एंड मॉलिक्यूलर फिजिक्स डिवीजन के साथ सहयोग करते हुए, बर्नहार्ट और उनके समूह ने इस मौलिक अणु के विशिष्ट पैरामीटर के मूल्यों को 15% तक सही किया।
टीयू ग्राज़ इंस्टीट्यूट ऑफ ऑर्गेनिक केमिस्ट्री में प्रोफेसर रॉल्फ ब्रिनबाउर और उनके समूह ने उच्च शुद्धता वाले फॉर्मल्डिहाइड प्रदान करके इस काम में योगदान दिया।
श्रेय: वुल्फ/टीयू ग्राज़
प्रयोगशाला में शोधकर्ता, मोबाइल यूवी डुअल {{0}कॉम्ब स्पेक्ट्रोमीटर - (बाएं से दाएं) रॉल्फ ब्रिनबाउर, बिरगिट्टा बर्नहार्ट, क्लेमेंस हॉफमैन और मिथुन पाल के साथ।
अगला: और भी अधिक कॉम्पैक्ट और स्थिर?
जहां भी वर्णक्रमीय हस्ताक्षर रुचिकर हो सकते हैं, वहां मोबाइल यूवी डुअल-कॉम्ब स्पेक्ट्रोमीटर के लिए अनुप्रयोग उपलब्ध हैं। इसका उपयोग मौलिक स्पेक्ट्रोस्कोपी (किसी भी प्रजाति के मौलिक ऑप्टिकल गुणों का पता लगाने के लिए), वायु गुणवत्ता माप (प्रदूषकों का वायुमंडलीय रसायन विज्ञान), बायोसेंसिंग और यहां तक कि चिकित्सा सांस विश्लेषण के लिए भी किया जा सकता है।
स्पष्ट रूप से, वायु गुणवत्ता माप की सटीकता में सुधार वायुमंडलीय वायु प्रदूषण और पृथ्वी पर इसके प्रभाव को कम करने में मदद करने की क्षमता के कारण सामने आता है।
बर्नहार्ट कहते हैं, "हमारा स्पेक्ट्रोमीटर टीयू ग्राज़ में मेरे सुसंगत सेंसिंग समूह में हमेशा चालू रहता है।" "चूंकि अध्ययन के लिए बहुत सारी प्रजातियां हैं, हम इसके साथ वायु गुणवत्ता माप के क्षेत्र अभियान करने के लिए उपकरण को और भी अधिक कॉम्पैक्ट बनाने के तरीके तलाश रहे हैं।"
