कीवर्ड: वीपीएच सॉलिड-फेज होलोग्राफिक ग्रेटिंग, ट्रांसमिटेंस स्पेक्ट्रोफोटोमीटर, रिफ्लेक्टेंस स्पेक्ट्रोमीटर, ज़ेर्नी-टर्नर ऑप्टिकल पथ।
1 अवलोकन
विवर्तन झंझरी के प्रकार के अनुसार फाइबर ऑप्टिक स्पेक्ट्रोमीटर को प्रतिबिंब और संचरण के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।विवर्तन झंझरी मूल रूप से एक ऑप्टिकल तत्व है, जिसमें सतह पर या आंतरिक रूप से बड़ी संख्या में समान दूरी वाले पैटर्न होते हैं।यह एक महत्वपूर्ण घटक फाइबर ऑप्टिक स्पेक्ट्रोमीटर है।जब प्रकाश इन झंझरी के साथ संपर्क करता है, तो प्रकाश विवर्तन के रूप में ज्ञात घटना के माध्यम से विभिन्न तरंग दैर्ध्य द्वारा निर्धारित अलग-अलग कोणों में फैल जाता है।
ऊपर: विभेदन परावर्तन स्पेक्ट्रोमीटर (बाएं) और संप्रेषण स्पेक्ट्रोमीटर (दाएं)
विवर्तन झंझरी को आम तौर पर दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है: प्रतिबिंब और ट्रांसमिशन झंझरी।परावर्तन झंझरी को आगे समतल प्रतिबिंब झंझरी और अवतल झंझरी में विभाजित किया जा सकता है, जबकि ट्रांसमिशन झंझरी को ग्रूव-प्रकार ट्रांसमिशन झंझरी और वॉल्यूम चरण होलोग्राफिक (वीपीएच) ट्रांसमिशन झंझरी में विभाजित किया जा सकता है।यह लेख मुख्य रूप से प्लेन ब्लेज़ ग्रेटिंग-टाइप रिफ्लेक्शन स्पेक्ट्रोमीटर और वीपीएच ग्रेटिंग-टाइप ट्रांसमिटेंस स्पेक्ट्रोमीटर का परिचय देता है।
ऊपर: परावर्तन झंझरी (बाएं) और ट्रांसमिशन झंझरी (दाएं)।
अधिकांश स्पेक्ट्रोमीटर अब प्रिज्म के बजाय ग्रेटिंग फैलाव क्यों चुनते हैं?यह मुख्य रूप से झंझरी के वर्णक्रमीय सिद्धांतों द्वारा निर्धारित होता है।झंझरी पर प्रति मिलीमीटर रेखाओं की संख्या (रेखा घनत्व, इकाई: रेखाएं/मिमी) झंझरी की वर्णक्रमीय क्षमताओं को निर्धारित करती है।उच्च ग्रेटिंग लाइन घनत्व के परिणामस्वरूप ग्रेटिंग से गुजरने के बाद विभिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रकाश का अधिक फैलाव होता है, जिससे उच्च ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन होता है।आम तौर पर, उपलब्ध और ग्रेटिंग ग्रूव घनत्व में 75, 150, 300, 600, 900, 1200, 1800, 2400, 3600 आदि शामिल होते हैं, जो विभिन्न वर्णक्रमीय श्रेणियों और रिज़ॉल्यूशन की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।जबकि, प्रिज्म स्पेक्ट्रोस्कोपी कांच सामग्री के फैलाव द्वारा सीमित है, जहां कांच की फैलाव संपत्ति प्रिज्म की स्पेक्ट्रोस्कोपिक क्षमता निर्धारित करती है।चूंकि कांच सामग्री के फैलाव गुण सीमित हैं, इसलिए विभिन्न वर्णक्रमीय अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को लचीले ढंग से पूरा करना चुनौतीपूर्ण है।इसलिए, वाणिज्यिक लघु फाइबर ऑप्टिक स्पेक्ट्रोमीटर में इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।
कैप्शन: उपरोक्त चित्र में विभिन्न झंझरी खांचे घनत्वों के वर्णक्रमीय प्रभाव।
चित्र कांच के माध्यम से सफेद प्रकाश के फैलाव स्पेक्ट्रोमेट्री और झंझरी के माध्यम से विवर्तन स्पेक्ट्रोमेट्री को दर्शाता है।
झंझरी के विकास का इतिहास, क्लासिक "यंग्स डबल-स्लिट प्रयोग" से शुरू होता है: 1801 में, ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी थॉमस यंग ने एक डबल-स्लिट प्रयोग का उपयोग करके प्रकाश के हस्तक्षेप की खोज की।डबल स्लिट से गुजरने वाली मोनोक्रोमैटिक रोशनी बारी-बारी से उज्ज्वल और अंधेरे फ्रिंज प्रदर्शित करती है।डबल-स्लिट प्रयोग ने सबसे पहले पुष्टि की कि प्रकाश पानी की तरंगों (प्रकाश की तरंग प्रकृति) के समान विशेषताओं को प्रदर्शित करता है, जिससे भौतिकी समुदाय में सनसनी फैल गई।इसके बाद, कई भौतिकविदों ने बहु-स्लिट हस्तक्षेप प्रयोग किए और झंझरी के माध्यम से प्रकाश की विवर्तन घटना का अवलोकन किया।बाद में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी फ्रेस्नेल ने जर्मन वैज्ञानिक ह्यूजेन्स द्वारा प्रस्तुत गणितीय तकनीकों के संयोजन से इन परिणामों को आधार बनाकर ग्रेटिंग विवर्तन का मूल सिद्धांत विकसित किया।
यह चित्र बायीं ओर यंग के डबल-स्लिट हस्तक्षेप को बारी-बारी से उज्ज्वल और अंधेरे फ्रिंज के साथ दिखाता है।मल्टी-स्लिट विवर्तन (दाएं), विभिन्न क्रम पर रंगीन बैंड का वितरण।
2. परावर्तक स्पेक्ट्रोमीटर
परावर्तन स्पेक्ट्रोमीटर आम तौर पर एक समतल विवर्तन झंझरी और अवतल दर्पण से बना एक ऑप्टिकल पथ का उपयोग करते हैं, जिसे ज़ेर्नी-टर्नर ऑप्टिकल पथ कहा जाता है।इसमें आम तौर पर एक स्लिट, एक प्लेन ब्लेज़ ग्रेटिंग, दो अवतल दर्पण और एक डिटेक्टर होता है।इस कॉन्फ़िगरेशन की विशेषता उच्च रिज़ॉल्यूशन, कम आवारा प्रकाश और उच्च ऑप्टिकल थ्रूपुट है।प्रकाश संकेत एक संकीर्ण भट्ठा के माध्यम से प्रवेश करने के बाद, इसे पहले एक अवतल परावर्तक द्वारा एक समानांतर किरण में समेटा जाता है, जो फिर एक समतल विवर्तनिक झंझरी से टकराता है जहां घटक तरंग दैर्ध्य अलग-अलग कोणों पर विवर्तित होते हैं।अंत में, एक अवतल परावर्तक विवर्तित प्रकाश को एक फोटोडिटेक्टर पर केंद्रित करता है और विभिन्न तरंग दैर्ध्य के संकेतों को फोटोडायोड चिप पर विभिन्न स्थानों पर पिक्सेल द्वारा रिकॉर्ड किया जाता है, जो अंततः एक स्पेक्ट्रम उत्पन्न करता है।आमतौर पर, एक प्रतिबिंब स्पेक्ट्रोमीटर में आउटपुट स्पेक्ट्रा की गुणवत्ता में सुधार के लिए कुछ दूसरे क्रम के विवर्तन-दबाने वाले फिल्टर और कॉलम लेंस भी शामिल होते हैं।
चित्र एक क्रॉस-टाइप सीटी ऑप्टिकल पथ ग्रेटिंग स्पेक्ट्रोमीटर दिखाता है।
यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि कज़र्नी और टर्नर इस ऑप्टिकल प्रणाली के आविष्कारक नहीं हैं, लेकिन प्रकाशिकी के क्षेत्र में उनके उत्कृष्ट योगदान के लिए याद किया जाता है - ऑस्ट्रियाई खगोलशास्त्री एडलबर्ट कज़र्नी और जर्मन वैज्ञानिक रुडोल्फ डब्ल्यू टर्नर।
ज़ेर्नी-टर्नर ऑप्टिकल पथ को आम तौर पर दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: क्रॉस्ड और अनफोल्डेड (एम-टाइप)।क्रॉस्ड ऑप्टिकल पथ/एम-प्रकार ऑप्टिकल पथ अधिक कॉम्पैक्ट है।यहां, समतल झंझरी के सापेक्ष दो अवतल दर्पणों का बाएं-दाएं सममित वितरण, ऑफ-अक्ष विपथन के पारस्परिक मुआवजे को प्रदर्शित करता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन होता है।स्पेक्ट्राचेक® SR75C फाइबर ऑप्टिक स्पेक्ट्रोमीटर एक एम-प्रकार ऑप्टिकल पथ को नियोजित करता है, जो 180-340 एनएम की पराबैंगनी रेंज में 0.15 एनएम तक उच्च ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करता है।
ऊपर: क्रॉस-टाइप ऑप्टिकल पथ/विस्तारित-प्रकार (एम-प्रकार) ऑप्टिकल पथ।
इसके अलावा, फ्लैट ब्लेज़ ग्रेटिंग के अलावा, एक अवतल ब्लेज़ ग्रेटिंग भी है।अवतल ज्वाला झंझरी को अवतल दर्पण और झंझरी के संयोजन के रूप में समझा जा सकता है।इसलिए, अवतल ब्लेज़ ग्रेटिंग स्पेक्ट्रोमीटर में केवल एक स्लिट, एक अवतल ब्लेज़ ग्रेटिंग और एक डिटेक्टर होता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च स्थिरता होती है।हालाँकि, अवतल ज्वाला झंझरी ने घटना-विवर्तित प्रकाश की दिशा और दूरी दोनों की आवश्यकता निर्धारित की, जिससे उपलब्ध विकल्प सीमित हो गए।
ऊपर: अवतल ग्रेटिंग स्पेक्ट्रोमीटर।
पोस्ट करने का समय: दिसंबर-26-2023