आर्क उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटरचा भूतकाळ आणि वर्तमान

जेव्हा अणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटरचा विषय येतो, तेव्हा बहुतेक लोकांच्या मनात लगेच ICP-AES किंवा स्पार्क डायरेक्ट-रीडिंग स्पेक्ट्रोमीटर येतात. आर्क उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटरचा उल्लेख फार कमी लोक करतात. तरीही, अणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटर परिवारातील एक जुना सदस्य म्हणून, या तंत्रज्ञानाने गेल्या काही दशकांमध्ये भूवैज्ञानिक अन्वेषण, अलौह धातू आणि पदार्थ विज्ञान यांसारख्या क्षेत्रांमध्ये अजैविक घटकांच्या गुणात्मक आणि संख्यात्मक विश्लेषणासाठी महत्त्वपूर्ण योगदान दिले आहे.

आजही, अत्याधुनिक उपकरणे मोठ्या प्रमाणावर उपलब्ध असूनही, चूर्ण नमुन्यांचे थेट विश्लेषण आणि उच्च संवेदनशीलता यांसारख्या फायद्यांमुळे भूवैज्ञानिक उद्योगात चांदी, बोरॉन आणि कथील निश्चित करण्यासाठी ही पद्धत निर्धारित मानली जाते. भूवैज्ञानिक प्रयोगशाळांमध्ये हे एक अपरिहार्य साधन आहे आणि टंगस्टन, मॉलिब्डेनम, नायोबियम व टँटॅलियम यांसारख्या उच्च-शुद्ध धातूंमध्ये, तसेच त्यांच्या ऑक्साईड्समध्ये अशुद्ध घटक शोधण्यासाठी ही एक प्रमाणित शिफारस केलेली पद्धत आहे.

वाढत्या आकाराचा क्लासिक स्पेक्ट्रोग्राफ

सर्वप्रथम, आपण आर्क एमिशन स्पेक्ट्रोमेट्रीच्या 'ज्येष्ठां'ची ओळख करून घेऊया. सुरुवातीच्या आर्क ॲटोमिक स्पेक्ट्रोमीटरमध्ये एमिशन स्पेक्ट्रा घेण्यासाठी फोटोग्राफिक प्लेट्सचा वापर केला जात असे आणि त्यांना स्पेक्ट्रोग्राफ म्हटले जात असे. या प्रवासाची सुरुवात १९६९ मध्ये झाली, जेव्हा बीजिंग बेफेन रुइली ॲनालिटिकल इन्स्ट्रुमेंट्स (ग्रुप) कंपनी लिमिटेडची पूर्ववर्ती कंपनी—बीजिंग नं. २ ऑप्टिकल इन्स्ट्रुमेंट फॅक्टरीने—एक-मीटर प्लेन ग्रेटिंग स्पेक्ट्रोग्राफ यशस्वीरित्या विकसित केला. हे मॉडेल आजही अनेक प्रयोगशाळांमध्ये सर्रास आढळते.

एक मीटर स्पेक्ट्रोग्राफ

हे उपकरण एखाद्या अत्यंत काळजीपूर्वक काम करणाऱ्या ‘डार्करूम मास्टर’सारखे होते. ते चालवायला किचकट असले तरी (त्यासाठी छायाचित्रण प्रक्रियेच्या पायऱ्यांची आवश्यकता होती), त्याच्या विलक्षण संवेदनशीलतेने आर्क स्पेक्ट्रल विश्लेषणाचा पाया घातला आणि त्या काळात ते अतुलनीय होते. तुम्ही कदाचित मोठी मॉडेल्ससुद्धा पाहिली असतील—जसे की, मोठ्या हिरव्या ‘बॅरल’सह असलेले दोन-मीटर ग्रेटिंग स्पेक्ट्रोग्राफ.

दोन-मीटर ग्रेटिंग स्पेक्ट्रोग्राफ

दोन मीटर फोकल लांबीचा तो 'बिग बॅरल' किती प्रभावी आहे! आता, खालील या महाकाय उपकरणाकडे पाहा. याची फोकल लांबी ३.४ मीटर असल्याचे म्हटले जाते, जी एका सामान्य प्रयोगशाळेसाठी अजिबात योग्य नाही, आणि ते एका मोठ्या उत्तेजन प्रकाश स्रोताने देखील सुसज्ज आहे.

३.४-मीटर ग्रेटिंग स्पेक्ट्रोग्राफ

३.४-मीटर ग्रेटिंग स्पेक्ट्रोग्राफ उत्तेजन प्रकाश स्रोत

गुंतागुंतीची डेटा संपादन प्रक्रिया

स्पेक्ट्रोग्राफमधून डेटा मिळवणे हे एक कंटाळवाणे आणि गुंतागुंतीचे काम होते: नमुना तयार केल्यानंतर, स्पेक्ट्रोग्राफ चाचणी केली जात असे. ती झाल्यावर, फोटोग्राफिक प्लेट होल्डर काढून डार्करूममध्ये न्यावा लागत असे. मंद लाल सेफलाइटच्या प्रकाशात, प्लेटवर डेव्हलपमेंट, फिक्सेशन आणि वॉशिंगची प्रक्रिया केली जात असे—ही प्रक्रिया कृष्णधवल छायाचित्रे विकसित करण्यासारखीच होती.

काळजीपूर्वक प्रक्रिया केलेली प्लेट ओव्हरएक्सपोजरमुळे पूर्णपणे काळी पडू शकते, ज्यामुळे आधी केलेले सर्व काम निरुपयोगी ठरते. किंवा, डेव्हलपर किंवा फिक्सरच्या समस्यांमुळे, प्लेट वापरण्यायोग्य नसण्याइतकी जास्त गडद किंवा जास्त फिकट असू शकते, ज्यामुळे प्रक्रिया पुन्हा सुरू करावी लागते.

डार्करूम

उत्सर्जित होणाऱ्या वर्णरेषांच्या विपुलतेमुळे, प्रत्येक लक्ष्य मूलद्रव्यासाठी विश्लेषणात्मक रेषा एक-एक करून निवडून, त्यांचे उच्च विवर्धनाखाली निरीक्षण करणे आवश्यक होते. परिमाणात्मक विश्लेषणासाठी घनतामापकाचा वापर करून त्यांची घनता मोजणे आवश्यक होते. अनुभवी विश्लेषकांसाठीसुद्धा हे सोपे काम नव्हते; नवशिक्यांसाठी तर ते एक दुःस्वप्नच होते. रेषांकडे निरखून पाहिल्याने डोळ्यांवर ताण येत असे, तरीही केवळ काही मोजक्याच विश्लेषणात्मक रेषा ओळखता येत होत्या.

इमेज सेन्सर्स फोटोग्राफिक प्लेट्सची जागा घेतात.

तांत्रिक प्रगतीमुळे, इमेज सेन्सर तंत्रज्ञान परिपक्व झाले आणि त्याला विविध उद्योगांमध्ये उपयोग मिळू लागला. ज्याप्रमाणे डिजिटल कॅमेऱ्यांनी फिल्म कॅमेऱ्यांची जागा घेतली, त्याचप्रमाणे इमेज सेन्सर्सनी पारंपरिक फोटोग्राफिक प्लेट्सची जागा घेऊन आर्क एमिशन स्पेक्ट्रोमेट्रीमध्ये क्रांती घडवून आणली. फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्टचा वापर करून, हे सेन्सर्स ऑप्टिकल सिग्नल्सचे इलेक्ट्रिकल सिग्नल्समध्ये रूपांतर करतात आणि अखेरीस त्यांना डिजिटाइज करून कॉम्प्युटर सॉफ्टवेअरवर थेट प्रदर्शित करतात—यामुळे पारंपरिक स्पेक्ट्रोग्राफ्सची किचकट डेटा संकलन प्रक्रिया नाहीशी होते.

खरा टर्निंग पॉइंट २०११ ते २०१४ च्या दरम्यान आला.बीएफआरएलAES-7000 मालिका सादर करण्यात आली—हे एक क्रांतिकारक नवसंशोधन होते, ज्यामध्ये “थेट वाचन” (डायरेक्ट रीडिंग) साध्य करण्यासाठी आर्क सोर्स स्पेक्ट्रल ॲनालिसिसला फोटोमल्टिप्लायर ट्यूब्स (PMTs) सोबत जोडण्यात आले. यामुळे वापरकर्ते अखेरीस प्लेट प्रोसेसिंग आणि घनता मापनासारख्या श्रमसाध्य टप्प्यांमधून मुक्त झाले, ज्यामुळे कार्यक्षमतेत लक्षणीय सुधारणा झाली आणि भूविज्ञान व धातुशास्त्रामध्ये या तंत्रज्ञानाचा स्वीकार अधिक वेगाने झाला.

AES-7000 मालिका वेगवान असली तरी, तिच्यात मर्यादा होत्या—तिच्या वर्णरेषा स्थिर होत्या. २०१७ मध्ये,बीएफआरएलपुढच्या पिढीतील आर्क एमिशन स्पेक्ट्रोमीटर, AES-8000 च्या अधिकृत लॉन्चसह आणखी एक मोठी झेप घेण्यात आली. या उपकरणाने पारंपरिक एक-मीटर ग्रेटिंग स्पेक्ट्रोग्राफची बलस्थाने - जसे की अल्टरनेटिंग करंट/डायरेक्ट करंट (AC/DC) आर्क एक्सायटेशन, तीन-लेन्स इल्युमिनेशन सिस्टीम आणि क्लासिक एबर्ट-फॅसी ऑप्टिकल पाथ - यांचा वारसा जपला, त्याचबरोबर सिग्नल डिटेक्शनसाठी उच्च-कार्यक्षमतेच्या CMOS सेन्सरचा वापर केला. पूर्णपणे नव्याने डिझाइन केल्यामुळे, या उपकरणाने केवळ 'अस्तित्वात आहे' हे जाणून घेण्यापासून ते 'सर्व काही पाहण्यापर्यंत' एक मोठी झेप घेतली. चालवायला सोपे, वेगवान आणि सोयीस्कर असलेल्या AES-8000 ने स्पेक्ट्रोग्राफ वापरकर्त्यांच्या समस्या थेट सोडवल्या आणि आर्क एमिशन स्पेक्ट्रोमीटरच्या नवीन पिढीतील मुख्य उत्पादन म्हणून ते लवकरच नावारूपाला आले.

✔ कार्यक्षमतेत अभूतपूर्व प्रगती: “एबर्ट-फॅसी ऑप्टिकल सिस्टीम + सीएमओएस डिटेक्टर” या संयोजनाचा अवलंब. सीएमओएसची संवेदनशीलता सामान्य सीसीडीच्या तुलनेत कित्येक पटींनी जास्त आहे, आणि पेटंट केलेल्या ऑप्टिक्समुळे पार्श्वभूमीतील व्यत्यय कमीत कमी होतो.

✔ मुख्य नावीन्य: खरे संपूर्ण-स्पेक्ट्रम विश्लेषण. याने केवळ भूवैज्ञानिक नमुन्यांमधील चांदी, कथील आणि बोरॉन यांसारख्या मूलद्रव्यांचे अचूक मापन करण्याचे औद्योगिक आव्हानच सोडवले नाही, तर राष्ट्रीय मानकांच्या अचूकतेच्या आवश्यकतांचीही पूर्तता केली.

✔ स्मार्ट अनुभव: स्वयंचलित इलेक्ट्रोड संरेखन, सुरक्षा इंटरलॉक, स्वयंचलित सॉफ्टवेअर पार्श्वभूमी सुधारणा—ही बुद्धिमान वैशिष्ट्ये उपकरणाला केवळ अचूकच नाही तर अधिक “वापरण्यास सोपे” आणि सुरक्षित बनवतात.

एईएस-८००० एसी/डीसी आर्क उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटर

जुने आणि AES-8000 यांच्यातील तुलना

अभिजात ते नाविन्यपूर्ण, आणि मग पुन्हा एकदा अभिजात बनणे. आर्क एमिशन स्पेक्ट्रोमीटरच्या विकासात, बीजिंग बेफेन-रुइली ॲनालिटिकल इन्स्ट्रुमेंट्स (ग्रुप) कंपनी लिमिटेडचे ​​प्रयत्न, त्यांच्या उत्पादनांमधील पुनरावृत्तीतून दिसून येणाऱ्या ‘टेक्नॉलॉजिकल रिले’चा स्पष्ट मार्ग दर्शवतात. सततच्या आत्म-सुधारणेद्वारे, कंपनीने बुद्धिमान तंत्रज्ञानाच्या युगात एका ‘प्राचीन’ विश्लेषणात्मक तंत्राला पुनरुज्जीवित केले आहे.