পারমাণবিক নির্গমন স্পেকট্রোস্কোপি (AES) হল একটি রাসায়নিক বিশ্লেষণ পদ্ধতি যা একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে একটি শিখা, প্লাজমা, চাপ বা স্পার্ক দ্বারা নির্গত আলোর তীব্রতা ব্যবহার করে একটি নমুনায় একটি উপাদানের পরিমাণ নির্ধারণ করে৷
একটি পারমাণবিক বর্ণালী রেখার তরঙ্গদৈর্ঘ্য উপাদানটির পরিচয় দেয়, যেখানে নির্গত আলোর তীব্রতা উপাদানটির পরমাণুর সংখ্যার সমানুপাতিক। এটি পারমাণবিক নির্গমন স্পেকট্রোস্কোপির সারাংশ। এটি আপনাকে অনবদ্য নির্ভুলতার সাথে উপাদান এবং শারীরিক ঘটনা বিশ্লেষণ করতে দেয়।
বিশ্লেষণের বর্ণালী পদ্ধতি
উপাদানের একটি নমুনা (বিশ্লেষন) একটি গ্যাস, একটি স্প্রে দ্রবণ বা তারের একটি ছোট লুপ, সাধারণত প্ল্যাটিনাম হিসাবে শিখার মধ্যে প্রবর্তিত হয়। শিখা থেকে তাপ দ্রাবককে বাষ্পীভূত করে এবং রাসায়নিক বন্ধন ভেঙ্গে মুক্ত পরমাণু তৈরি করে। তাপ শক্তিও পরেরটিকে উত্তেজিত শক্তিতে রূপান্তরিত করেইলেকট্রনিক অবস্থা যা পরবর্তীতে আলো নির্গত করে যখন তারা তাদের পূর্বের রূপে ফিরে আসে।
প্রতিটি উপাদান একটি বৈশিষ্ট্যযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যে আলো নির্গত করে, যা একটি ঝাঁঝরি বা প্রিজম দ্বারা বিক্ষিপ্ত হয় এবং একটি স্পেকট্রোমিটারে সনাক্ত করা হয়। এই পদ্ধতিতে প্রায়শই ব্যবহৃত কৌশলটি হল বিচ্ছিন্নকরণ।
শিখা নির্গমন পরিমাপের একটি সাধারণ প্রয়োগ হল ফার্মাসিউটিক্যাল বিশ্লেষণের জন্য ক্ষারীয় ধাতুর নিয়ন্ত্রণ। এর জন্য পারমাণবিক নির্গমন বর্ণালী বিশ্লেষণ পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়।
ইন্ডাকটিভলি মিলিত প্লাজমা
ইন্ডাকটিভলি কাপলড প্লাজমা অ্যাটমিক এমিশন স্পেকট্রোস্কোপি (ICP-AES), যাকে ইন্ডাকটিভলি কাপলড প্লাজমা অপটিক্যাল এমিশন স্পেকট্রোমেট্রি (ICP-OES)ও বলা হয়, এটি একটি বিশ্লেষণাত্মক কৌশল যা রাসায়নিক উপাদান সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়৷
এটি এক ধরনের নির্গমন স্পেকট্রোস্কোপি যা উত্তেজিত পরমাণু এবং আয়ন তৈরি করতে ইন্ডাকটিভভাবে মিলিত প্লাজমা ব্যবহার করে যা একটি নির্দিষ্ট উপাদানের বৈশিষ্ট্যযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ নির্গত করে। এটি একটি শিখা পদ্ধতি যার তাপমাত্রা 6000 থেকে 10000 K এর মধ্যে। এই বিকিরণের তীব্রতা বর্ণালী বিশ্লেষণ পদ্ধতির প্রয়োগে ব্যবহৃত নমুনায় উপাদানটির ঘনত্ব নির্দেশ করে।
প্রধান লিঙ্ক এবং স্কিম
ICP-AES দুটি অংশ নিয়ে গঠিত: ICP এবং অপটিক্যাল স্পেকট্রোমিটার। ICP টর্চটিতে 3টি ঘনকেন্দ্রিক কোয়ার্টজ গ্লাস টিউব রয়েছে। রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (RF) জেনারেটরের আউটপুট বা "ওয়ার্কিং" কয়েল এই কোয়ার্টজ বার্নারের অংশকে ঘিরে থাকে।আর্গন গ্যাস সাধারণত প্লাজমা তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়।
যখন বার্নারটি চালু করা হয়, তখন এটির মধ্য দিয়ে প্রবাহিত একটি শক্তিশালী আরএফ সংকেত দ্বারা কয়েলের ভিতরে একটি শক্তিশালী ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড তৈরি হয়। এই আরএফ সিগন্যালটি একটি আরএফ জেনারেটর দ্বারা উত্পন্ন হয়, যা মূলত একটি শক্তিশালী রেডিও ট্রান্সমিটার যা "ওয়ার্কিং কয়েল" নিয়ন্ত্রণ করে যেভাবে একটি প্রচলিত রেডিও ট্রান্সমিটার একটি ট্রান্সমিটিং অ্যান্টেনা নিয়ন্ত্রণ করে৷
সাধারণ যন্ত্রগুলি 27 বা 40 MHz এ কাজ করে। বার্নারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত আর্গন গ্যাস একটি টেসলা ইউনিট দ্বারা প্রজ্বলিত হয়, যা আয়নকরণ প্রক্রিয়া শুরু করতে আর্গন প্রবাহে একটি ছোট স্রাব চাপ তৈরি করে। প্লাজমা "প্রজ্বলিত" হওয়ার সাথে সাথে টেসলা ইউনিটটি বন্ধ হয়ে যায়।
গ্যাসের ভূমিকা
আর্গন গ্যাস একটি শক্তিশালী ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডে আয়নিত হয় এবং RF কয়েলের চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকে একটি বিশেষ ঘূর্ণনভাবে প্রতিসম প্যাটার্নের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। নিরপেক্ষ আর্গন পরমাণু এবং চার্জযুক্ত কণার মধ্যে স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষের ফলে, প্রায় 7000 K এর একটি স্থিতিশীল উচ্চ-তাপমাত্রার প্লাজমা তৈরি হয়।
একটি পেরিস্টালটিক পাম্প একটি অ্যানালিটিকাল নেবুলাইজারে একটি জলীয় বা জৈব নমুনা সরবরাহ করে যেখানে এটি একটি কুয়াশায় রূপান্তরিত হয় এবং সরাসরি প্লাজমা শিখায় ইনজেকশন দেওয়া হয়। নমুনা অবিলম্বে প্লাজমাতে ইলেকট্রন এবং চার্জযুক্ত আয়নগুলির সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয় এবং নিজেই পরবর্তীতে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। বিভিন্ন অণু তাদের নিজ নিজ পরমাণুতে বিভক্ত হয়, যা পরে ইলেকট্রন হারায় এবং বারবার প্লাজমাতে পুনরায় সংযুক্ত হয়, জড়িত উপাদানগুলির বৈশিষ্ট্যযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যে বিকিরণ নির্গত করে।
কিছু ডিজাইনে, একটি শিয়ার গ্যাস, সাধারণত নাইট্রোজেন বা শুষ্ক সংকুচিত বায়ু, একটি নির্দিষ্ট স্থানে প্লাজমাকে "কাটা" করতে ব্যবহৃত হয়। তারপর এক বা দুটি ট্রান্সমিশন লেন্স ব্যবহার করা হয় নির্গত আলোকে একটি ডিফ্র্যাকশন গ্রেটিং-এ ফোকাস করার জন্য, যেখানে এটি একটি অপটিক্যাল স্পেকট্রোমিটারে এর উপাদান তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে আলাদা করা হয়।
অন্যান্য ডিজাইনে, প্লাজমা সরাসরি অপটিক্যাল ইন্টারফেসের উপর পড়ে, যার মধ্যে একটি গর্ত থাকে যেখান থেকে আর্গনের একটি ধ্রুবক প্রবাহ বের হয়, এটিকে বিচ্যুত করে এবং শীতল করে। এটি প্লাজমা থেকে নির্গত আলোকে অপটিক্যাল চেম্বারে প্রবেশ করতে দেয়।
কিছু ডিজাইন অপটিক্যাল ফাইবার ব্যবহার করে আলোর কিছু অংশ আলাদা অপটিক্যাল ক্যামেরায় প্রেরণ করে।
অপটিক্যাল ক্যামেরা
এতে, আলোকে তার বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে (রঙে) ভাগ করার পরে, প্রতিটি উপাদানের লাইনের জন্য নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য (গুলি) "দেখতে" শারীরিকভাবে অবস্থান করা একটি ফটোমাল্টিপ্লায়ার টিউব বা টিউব ব্যবহার করে তীব্রতা পরিমাপ করা হয়।
আরো আধুনিক ডিভাইসে, আলাদা করা রংগুলি সেমিকন্ডাক্টর ফটোডিটেক্টরের অ্যারেতে প্রয়োগ করা হয় যেমন চার্জ-কাপল্ড ডিভাইস (সিসিডি)। এই ডিটেক্টর অ্যারেগুলি ব্যবহার করে ইউনিটগুলিতে, সমস্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তীব্রতা (সিস্টেমের সীমার মধ্যে) একযোগে পরিমাপ করা যেতে পারে, যা যন্ত্রটিকে প্রতিটি উপাদান বিশ্লেষণ করতে দেয় যার প্রতি ইউনিটটি বর্তমানে সংবেদনশীল। সুতরাং, পারমাণবিক নির্গমন স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করে নমুনাগুলি খুব দ্রুত বিশ্লেষণ করা যেতে পারে।
আরও কাজ
অতঃপর, উপরের সমস্ত কিছুর পরে, প্রতিটি লাইনের তীব্রতাকে উপাদানগুলির পূর্বে পরিমাপ করা পরিচিত ঘনত্বের সাথে তুলনা করা হয় এবং তারপরে ক্রমাঙ্কন রেখাগুলির সাথে ইন্টারপোলেশনের মাধ্যমে তাদের সঞ্চয়ন গণনা করা হয়৷
উপরন্তু, বিশেষ সফ্টওয়্যার সাধারণত নমুনার একটি নির্দিষ্ট ম্যাট্রিক্সে বিভিন্ন উপাদানের উপস্থিতির কারণে হস্তক্ষেপের জন্য সংশোধন করে।
আইসিপি-এইএস অ্যাপ্লিকেশনগুলির উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে ওয়াইনে ধাতু সনাক্তকরণ, খাবারে আর্সেনিক এবং প্রোটিনের সাথে সম্পর্কিত উপাদানগুলি সনাক্ত করা।
ICP-OES ওজন তৈরির জন্য বিভিন্ন স্ট্রীমের জন্য গ্রেড ডেটা সরবরাহ করতে খনিজ প্রক্রিয়াকরণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়৷
2008 সালে, লিভারপুল বিশ্ববিদ্যালয়ে এই পদ্ধতিটি ব্যবহার করা হয়েছিল যে চি রো তাবিজ, শেপ্টন ম্যালেটে পাওয়া গিয়েছিল এবং আগে ইংল্যান্ডে খ্রিস্টধর্মের প্রাচীনতম প্রমাণগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচিত হয়েছিল, শুধুমাত্র উনবিংশ শতাব্দীর।
গন্তব্য
ICP-AES প্রায়শই মাটির ট্রেস উপাদানগুলি বিশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয় এবং এই কারণে এটি অপরাধের দৃশ্য বা শিকার ইত্যাদিতে পাওয়া মাটির নমুনার উত্স নির্ধারণ করতে ফরেনসিকে ব্যবহৃত হয়। যদিও মাটির প্রমাণ একমাত্র নাও হতে পারে। আদালতে একটি, এটি অবশ্যই অন্যান্য প্রমাণকে শক্তিশালী করে৷
এটি কৃষি মাটিতে পুষ্টির মাত্রা নির্ধারণের জন্য দ্রুত বিশ্লেষণমূলক পদ্ধতিতে পরিণত হচ্ছে। এই তথ্যটি ফলন এবং গুণমান সর্বাধিক করার জন্য প্রয়োজনীয় সারের পরিমাণ গণনা করতে ব্যবহৃত হয়৷
ICP-AESইঞ্জিন তেল বিশ্লেষণের জন্যও ব্যবহৃত হয়। ফলাফল ইঞ্জিন কিভাবে কাজ করে তা দেখায়। এতে যে অংশগুলি জীর্ণ হয়ে যায় সেগুলি তেলে চিহ্ন রেখে যাবে যা ICP-AES দ্বারা সনাক্ত করা যেতে পারে। ICP-AES বিশ্লেষণ যন্ত্রাংশ কাজ করছে কিনা তা নির্ধারণ করতে সাহায্য করতে পারে।
উপরন্তু, এটি কতটা তেল সংযোজন রয়ে গেছে তা নির্ধারণ করতে সক্ষম এবং সেইজন্য এটির কতটা পরিষেবা জীবন বাকি রয়েছে তা নির্দেশ করে। তেল বিশ্লেষণ প্রায়শই ফ্লিট ম্যানেজার বা গাড়ি উত্সাহীদের দ্বারা ব্যবহৃত হয় যারা তাদের ইঞ্জিনের কার্যকারিতা সম্পর্কে যতটা সম্ভব শিখতে আগ্রহী৷
ICP-AES মান নিয়ন্ত্রণের জন্য মোটর তেল (এবং অন্যান্য লুব্রিকেন্ট) তৈরিতেও ব্যবহৃত হয়।
আরেক ধরণের পারমাণবিক বর্ণালী
Atomic absorption spectroscopy (AAS) হল বায়বীয় অবস্থায় মুক্ত পরমাণু দ্বারা অপটিক্যাল রেডিয়েশন (আলো) শোষণ করে রাসায়নিক উপাদানের পরিমাণগত নির্ণয়ের জন্য একটি বর্ণালী বিশ্লেষণমূলক পদ্ধতি। এটি মুক্ত ধাতব আয়ন দ্বারা আলোর শোষণের উপর ভিত্তি করে।
বিশ্লেষণাত্মক রসায়নে, একটি বিশ্লেষণকৃত নমুনায় একটি নির্দিষ্ট উপাদানের (একটি বিশ্লেষক) ঘনত্ব নির্ধারণ করতে একটি পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। AAS ইলেক্ট্রোথার্মাল বাষ্পীভবনের মাধ্যমে দ্রবণে বা সরাসরি কঠিন নমুনায় 70টিরও বেশি ভিন্ন উপাদান নির্ধারণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং এটি ফার্মাকোলজিক্যাল, বায়োফিজিক্যাল এবং টক্সিকোলজিক্যাল গবেষণায় ব্যবহৃত হয়।
প্রথমবারের জন্য পারমাণবিক শোষণ বর্ণালী19 শতকের গোড়ার দিকে একটি বিশ্লেষণমূলক পদ্ধতি হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল, এবং অন্তর্নিহিত নীতিগুলি জার্মানির হাইডেলবার্গ বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক রবার্ট উইলহেলম বুনসেন এবং গুস্তাভ রবার্ট কির্চফ দ্বারা শেষার্ধে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল৷
ইতিহাস
AAS-এর আধুনিক রূপটি মূলত 1950-এর দশকে অস্ট্রেলিয়ান রসায়নবিদদের একটি দল দ্বারা বিকশিত হয়েছিল। তাদের নেতৃত্বে ছিলেন কমনওয়েলথ সায়েন্টিফিক অ্যান্ড ইন্ডাস্ট্রিয়াল রিসার্চ অর্গানাইজেশন (সিএসআইআরও), ডিভিশন অফ কেমিক্যাল ফিজিক্স, অস্ট্রেলিয়ার মেলবোর্নের স্যার অ্যালান ওয়ালশ৷
পরমাণু শোষণ স্পেকট্রোমেট্রির রসায়নের বিভিন্ন ক্ষেত্রে অনেক প্রয়োগ রয়েছে যেমন জৈবিক তরল এবং টিস্যুতে ধাতুগুলির ক্লিনিকাল বিশ্লেষণ যেমন পুরো রক্ত, প্লাজমা, প্রস্রাব, লালা, মস্তিষ্কের টিস্যু, লিভার, চুল, পেশী টিস্যু, বীর্য, কিছু ফার্মাসিউটিক্যাল ম্যানুফ্যাকচারিং প্রক্রিয়ায়: চূড়ান্ত ওষুধের পণ্যে অনুঘটকের মিনিট পরিমাণ অবশিষ্ট থাকে এবং ধাতব সামগ্রীর জন্য জল বিশ্লেষণ।
কাজের পরিকল্পনা
এই কৌশলটি একটি নমুনার পারমাণবিক শোষণ বর্ণালী ব্যবহার করে এতে কিছু বিশ্লেষকের ঘনত্ব অনুমান করে। পরিমাপ করা শোষণ এবং তাদের ঘনত্বের মধ্যে একটি সম্পর্ক স্থাপনের জন্য পরিচিত উপাদান সামগ্রীর মানগুলির প্রয়োজন এবং তাই বিয়ার-ল্যামবার্ট আইনের উপর ভিত্তি করে। পারমাণবিক নির্গমন স্পেকট্রোস্কোপির মূল নীতিগুলি ঠিক যেমনটি নিবন্ধে উপরে তালিকাভুক্ত করা হয়েছে৷
সংক্ষেপে, অ্যাটোমাইজারের পরমাণুর ইলেকট্রনগুলি অল্প সময়ের মধ্যে উচ্চতর অরবিটালে (উত্তেজিত অবস্থায়) স্থানান্তরিত হতে পারেনির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তি (প্রদত্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিকিরণ) শোষণ করে সময়কাল (ন্যানোসেকেন্ড)।
এই শোষণ পরামিতি একটি নির্দিষ্ট উপাদানের একটি নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিন পরিবর্তনের জন্য নির্দিষ্ট। একটি নিয়ম হিসাবে, প্রতিটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য শুধুমাত্র একটি উপাদানের সাথে মিলে যায়, এবং শোষণ লাইনের প্রস্থ মাত্র কয়েক পিকোমিটার (পিএম), যা কৌশলটিকে প্রাথমিকভাবে নির্বাচনী করে তোলে। পারমাণবিক নির্গমন স্পেকট্রোস্কোপির স্কিমটি এটির মতোই।
