Laser diffraction analysis
লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণ, যা লেজার বিচ্ছুরণ স্পেকট্রোস্কোপি নামেও পরিচিত, এমন একটি প্রযুক্তি যা একটি কণার জ্যামিতিক মাত্রা দ্রুত পরিমাপ করার জন্য ন্যানোমিটার থেকে মিলিমিটার আকারের যে কোনও বস্তুর মধ্য দিয়ে যাওয়া লেজার রশ্মির বিচ্ছুরণ নিদর্শন ব্যবহার করে। এই কণার আকার বিশ্লেষণ প্রক্রিয়া ভলিউমেট্রিক প্রবাহের হারের উপর নির্ভর করে না, সময়ের সাথে সাথে একটি পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে যাওয়া কণাগুলির পরিমাণ। ফ্রনহোফার বনাম মাই তত্ত্ব লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণ মূলত ফ্রনহোফার বিচ্ছুরণ তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে করা হয়েছে, যেখানে বলা হয়েছে যে একটি কণা দ্বারা ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা আলোর তীব্রতা কণার আকারের সাথে সরাসরি আনুপাতিক। লেজার রশ্মি এবং কণার আকারের কোণের একটি বিপরীত আনুপাতিক সম্পর্ক রয়েছে, যেখানে কণার আকার হ্রাস পাওয়ার সাথে সাথে লেজার রশ্মি কোণ বৃদ্ধি পায় এবং তদ্বিপরীত। মাই বিচ্ছুরণ মডেল বা মাই তত্ত্ব 1990-এর দশক থেকে ফ্রনহোফার তত্ত্বের বিকল্প হিসাবে ব্যবহৃত হয়। বাণিজ্যিক লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষকরা ব্যবহারকারীর কাছে তথ্য বিশ্লেষণের জন্য ফ্রাউনহোফার বা মাই তত্ত্ব ব্যবহার করার পছন্দ ছেড়ে দেয়, তাই উভয় মডেলের শক্তি এবং সীমাবদ্ধতা বোঝার গুরুত্ব। ফ্রনহোফার তত্ত্ব শুধুমাত্র কণার কনটুরে ঘটে যাওয়া বিচ্ছুরণ ঘটনাকে বিবেচনায় নেয়। এর প্রধান সুবিধা হল যে এর জন্য কণার উপাদানের আলোকীয় বৈশিষ্ট্য (জটিল প্রতিসরাঙ্ক) সম্পর্কে কোনও জ্ঞানের প্রয়োজন হয় না। তাই এটি সাধারণত অজানা আলোকীয় বৈশিষ্ট্যের নমুনায় বা বিভিন্ন উপকরণের মিশ্রণে প্রয়োগ করা হয়। পরিচিত আলোকীয় বৈশিষ্ট্যের নমুনার জন্য, ফ্রনহোফার তত্ত্বটি শুধুমাত্র আলোর উৎসের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে কমপক্ষে 10 গুণ বড় প্রত্যাশিত ব্যাসের কণাগুলির জন্য এবং/অথবা অস্বচ্ছ কণাগুলির জন্য প্রয়োগ করা উচিত। মাই তত্ত্বটি গোলাকার কণাগুলির উপর তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের বিচ্ছুরণ পরিমাপের উপর ভিত্তি করে তৈরি। অতএব, এটি কেবল কণার কনট্যুরের বিচ্ছুরণকেই নয়, কণার মধ্যে এবং তার পৃষ্ঠের প্রতিসরণ, প্রতিফলন এবং শোষণের ঘটনাকেও বিবেচনা করছে। সুতরাং, এই তত্ত্বটি আলোর উৎসের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বড় নয় এমন কণাগুলির জন্য এবং স্বচ্ছ কণাগুলির জন্য ফ্রাউনহোফার তত্ত্বের চেয়ে বেশি উপযুক্ত। মডেলটির প্রধান সীমাবদ্ধতা হল যে এর জন্য কণার উপাদানের জটিল প্রতিসরণ সূচক (শোষণ সহগ সহ) সম্পর্কে সুনির্দিষ্ট জ্ঞান প্রয়োজন। মাই তত্ত্ব ব্যবহার করে লেজার বিচ্ছুরণের নিম্ন তাত্ত্বিক সনাক্তকরণ সীমা সাধারণত 10 এনএম এর কাছাকাছি বলে মনে করা হয়। অপটিক্যাল সেটআপ লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণ সাধারণত একটি লাল হে-নে লেজার বা লেজার ডায়োড, একটি উচ্চ-ভোল্টেজ বিদ্যুৎ সরবরাহ এবং কাঠামোগত প্যাকেজিংয়ের মাধ্যমে সম্পন্ন করা হয়। বিকল্পভাবে, নীল লেজার ডায়োড বা ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের এলইডি ব্যবহার করা যেতে পারে। আলোর উৎস সনাক্তকরণ সীমাকে প্রভাবিত করে, ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লেজারগুলি সাবমাইক্রন কণা সনাক্তকরণের জন্য আরও উপযুক্ত। লেজার দ্বারা উৎপাদিত আলোর শক্তির কোণ সনাক্ত করা হয় একটি আলোর রশ্মি ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা কণাগুলির প্রবাহের মধ্য দিয়ে এবং তারপর একটি সেন্সরের উপর দিয়ে যাওয়ার মাধ্যমে। বিশ্লেষণ করা হচ্ছে এমন বস্তু এবং ডিটেক্টরের ফোকাল পয়েন্টের মধ্যে একটি লেন্স স্থাপন করা হয়, যার ফলে শুধুমাত্র পার্শ্ববর্তী লেজার বিচ্ছুরণ প্রদর্শিত হয়। লেজার যে মাপ বিশ্লেষণ করতে পারে তা লেন্সের ফোকাস দৈর্ঘ্য, লেন্স থেকে তার ফোকাস বিন্দু পর্যন্ত দূরত্বের উপর নির্ভর করে। ফোকাস দৈর্ঘ্য বাড়ার সাথে সাথে লেজার যে এলাকা সনাক্ত করতে পারে তা বৃদ্ধি পায়, যা একটি আনুপাতিক সম্পর্ক প্রদর্শন করে। বিচ্ছুরিত আলো সংগ্রহ করতে একাধিক লাইট ডিটেক্টর ব্যবহার করা হয়, যা লেজার রশ্মির সাপেক্ষে নির্দিষ্ট কোণে স্থাপন করা হয়। আরও ডিটেক্টর উপাদান সংবেদনশীলতা এবং আকারের সীমা প্রসারিত করে। একটি কম্পিউটার তখন উৎপাদিত আলো শক্তি এবং তার বিন্যাস থেকে বস্তুর কণার আকার সনাক্ত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা কম্পিউটার কণার ফ্রিকোয়েন্সি এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর সংগৃহীত তথ্য থেকে উদ্ভূত হয়। ব্যবহারিক ভাষায়, লেজার বিচ্ছুরণ যন্ত্রগুলি তরল ঝুলন্ত কণাগুলিকে পরিমাপ করতে পারে, একটি বাহক দ্রাবক ব্যবহার করে, বা শুকনো গুঁড়ো হিসাবে, সংকুচিত বায়ু বা কেবল মাধ্যাকর্ষণ ব্যবহার করে কণাগুলিকে একত্রিত করতে পারে। স্প্রে এবং অ্যারোসোলের জন্য সাধারণত একটি নির্দিষ্ট সেটআপ প্রয়োজন হয়। ফলাফল ভলিউম-ওয়েটেড কণার আকারের বন্টন কারণ ডিটেক্টর অ্যারে দ্বারা রেকর্ড করা হালকা শক্তি কণাগুলির আয়তনের সাথে আনুপাতিক, লেজার বিচ্ছুরণ ফলাফলগুলি অভ্যন্তরীণভাবে ভলিউম-ওয়েটেড হয়। এর মানে হল যে কণার আকারের বন্টন বিভিন্ন আকারের শ্রেণীতে কণার উপাদানের আয়তনকে উপস্থাপন করে। এটি গণনা-ভিত্তিক অপটিক্যাল পদ্ধতির বিপরীতে যেমন মাইক্রোস্কোপি বা গতিশীল চিত্র বিশ্লেষণ, যা বিভিন্ন আকারের শ্রেণীর কণাগুলির সংখ্যা রিপোর্ট করে। বিচ্ছুরিত আলো যে কণার আয়তনের সাথে আনুপাতিক তাও বোঝায় যে ফলাফলগুলি কণার গোলাকারতা অনুমান করছে, অর্থাৎ। যে কণার আকারের ফলাফলটি একটি সমতুল্য গোলাকার ব্যাস। তাই কৌশল দ্বারা কণার আকৃতি নির্ধারণ করা যায় না। লেজার বিচ্ছুরণ ফলাফলের প্রধান গ্রাফিকাল উপস্থাপনা হল ভলিউম-ওয়েটেড কণার আকারের বিতরণ, যা ঘনত্ব বিতরণ (যা বিভিন্ন মোডকে হাইলাইট করে) বা ক্রমবর্ধমান আন্ডারসাইজ বিতরণ হিসাবে উপস্থাপিত হয়। সংখ্যাসূচক ফলাফল সর্বাধিক ব্যবহৃত সংখ্যাসূচক লেজার বিচ্ছুরণ ফলাফলগুলি হলঃ মধ্যমা আয়তন-ওজনযুক্ত ব্যাস, বা D50। ক্রমবর্ধমান বক্ররেখা থেকে উদ্ভূত, এটি কণার ব্যাসকে প্রতিনিধিত্ব করে যা উপরের 50 শতাংশ তথ্যকে নীচের 50 শতাংশ থেকে পৃথক করে। D10 এবং D90 মানগুলিও ক্রমবর্ধমান বক্ররেখা থেকে উদ্ভূত। গড় আয়তন-ওজনের ব্যাস, যাকে ডি [4,3] বা ডি ব্রুকের গড় ব্যাসও বলা হয়। স্প্যান, যা কণার আকার বিতরণের প্রস্থের একটি পরিমাপ দেয় এবং স্প্যান = [D90-D10]/D50 হিসাবে গণনা করা হয়। ফলাফলের গুণমান এবং যন্ত্রের বৈধতা লেজার বিচ্ছুরণ পরিমাপের নির্ভুলতা এবং নির্ভুলতার জন্য সুসংগত মানগুলি আইএসও দ্বারা, আদর্শ আইএসও 13320:2020 এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ফার্মাকোপিয়া দ্বারা, ইউএসপি <429> অধ্যায়ে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে। ব্যবহার লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণ কণা-আকারের বস্তুগুলি পরিমাপ করার জন্য ব্যবহার করা হয়েছে যেমনঃ মাটির গঠন এবং পলি যেমন কাদামাটি এবং কাদামাটির বিতরণ পর্যবেক্ষণ করা, পলি এবং কাদামাটির বড় নমুনার আকারের উপর জোর দেওয়া। মোহনাগুলিতে কণাগুলির অবস্থানগত পরিমাপ নির্ধারণ করা। মোহনাগুলির কণাগুলি গুরুত্বপূর্ণ কারণ তারা প্রাকৃতিক বা দূষণকারী রাসায়নিক প্রজাতিগুলিকে সহজেই ঘুরে বেড়াতে দেয়। মোহনাগুলিতে কণাগুলির আকার, ঘনত্ব এবং স্থায়িত্ব তাদের পরিবহনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। এই দাবিকে সমর্থন করার জন্য কণার আকারের বিতরণের তুলনা করার পাশাপাশি বিভিন্ন কণার কারণে ঘটে যাওয়া মোহনাগুলির পরিবর্তনের চক্র খুঁজে বের করার জন্য এখানে লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণ ব্যবহার করা হয়। ভিজে গেলে মাটি এবং তার স্থায়িত্ব। সের্রাডো সাভানা অঞ্চলের মাটির দুটি ভিন্ন অবস্থা, মাটি একত্রীকরণের স্থায়িত্ব (আর্দ্র কাদামাটি দ্বারা একত্রিত গুচ্ছ) এবং কাদামাটির বিচ্ছুরণ (আর্দ্র মাটিতে পৃথক কাদামাটি), লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণের সাথে তুলনা করা হয়েছিল যাতে নির্ধারণ করা যায় যে চাষের কোনও প্রভাব রয়েছে কিনা। চাষের আগে এবং চাষের পরে বিভিন্ন সময়ের জন্য পরিমাপ করা হত। মাটি একত্রীকরণের সময় কাদামাটির বিচ্ছুরণ চাষের দ্বারা প্রভাবিত হয়নি বলে প্রমাণিত হয়েছে। শিয়ারের অধীনে এরিথ্রোসাইট বিকৃতি। ট্যাঙ্ক ট্রেডিং নামক একটি বিশেষ ঘটনার কারণে, এরিথ্রোসাইটের ঝিল্লি (লাল রক্তকণিকা, আরবিসি) শিয়ার বল এবং কোষের সাইটোপ্লাজমের সাথে আপেক্ষিকভাবে আবর্তিত হয় যার ফলে আরবিসিগুলি নিজেদের দিকে অভিমুখ করে। ওরিয়েন্টেড এবং প্রসারিত লোহিত রক্তকণিকার একটি বিচ্ছুরণ প্যাটার্ন রয়েছে যা প্রতিটি দিকে আপাত কণার আকারের প্রতিনিধিত্ব করে, যা এরিথ্রোসাইট বিকৃতি এবং কোষগুলির ওরিয়েন্টেবিলিটি পরিমাপ করা সম্ভব করে তোলে। একটি একট্যাসাইটোমিটারে পরিবর্তিত আসমাটিক স্ট্রেস বা অক্সিজেন টেনশনের অধীনে এরিথ্রোসাইট বিকৃতি পরিমাপ করা যেতে পারে এবং জন্মগত হেমোলাইটিক অ্যানিমিয়া নির্ণয় এবং অনুসরণে ব্যবহৃত হয়। তুলনা যেহেতু লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণ কণা পরিমাপের একমাত্র উপায় নয়, তাই এটিকে চালনী-পিপেট পদ্ধতির সাথে তুলনা করা হয়েছে, যা শস্যের আকার বিশ্লেষণের জন্য একটি ঐতিহ্যবাহী কৌশল। যখন তুলনা করা হয়, ফলাফলগুলি দেখায় যে লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণ দ্রুত গণনা করে যা এককালীন বিশ্লেষণের পরে পুনরায় তৈরি করা সহজ ছিল, বড় নমুনা আকারের প্রয়োজন ছিল না এবং প্রচুর পরিমাণে তথ্য তৈরি করেছিল। ফলাফলগুলি সহজেই ম্যানিপুলেট করা যেতে পারে কারণ ডেটা একটি ডিজিটাল পৃষ্ঠে থাকে। চালনী-পিপেট পদ্ধতি এবং লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণ উভয়ই ক্ষুদ্র বস্তু বিশ্লেষণ করতে সক্ষম, তবে লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণের ফলে কণা পরিমাপের প্রতিরূপ পদ্ধতির তুলনায় আরও ভাল নির্ভুলতা পাওয়া যায়। সমালোচনা লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণ নিম্নলিখিত ক্ষেত্রগুলিতে বৈধতার ক্ষেত্রে প্রশ্নবিদ্ধ হয়েছেঃ এলোমেলো কনফিগারেশন এবং আয়তনের মান সহ কণাগুলি সহ অনুমান। কিছু বিচ্ছুরণ ইউনিটে, কণাগুলি একটি অশান্ত প্রবাহের পরিবর্তে নিজেদের একত্রিত করতে দেখানো হয়েছে, যার ফলে তারা নিজেদেরকে একটি সুশৃঙ্খল দিকে নিয়ে যায়। লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণে ব্যবহৃত অ্যালগরিদমগুলি পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে বৈধ নয়। ভুল দেখায় এমন তথ্য এড়ানোর প্রচেষ্টা হিসাবে ব্যবহারকারীদের দ্বারা করা অনুমানের সাথে মিলিত তথ্য সংগ্রহের জন্য বিভিন্ন অ্যালগরিদম ব্যবহার করা হয়। বস্তুর ধারালো প্রান্তের কারণে পরিমাপের ত্রুটি। লেজার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণে ধারালো প্রান্তে কাল্পনিক কণাগুলি সনাক্ত করার সম্ভাবনা রয়েছে কারণ লেজারগুলি তাদের উপর বড় কোণ তৈরি করে। অপটিক্যাল ইমেজিংয়ের তথ্য সংগ্রহের সাথে তুলনা করলে, আরেকটি কণা-আকারের কৌশল, অ-গোলাকার কণাগুলির জন্য দুটির মধ্যে পারস্পরিক সম্পর্ক দুর্বল ছিল। এর কারণ হল যে অন্তর্নিহিত ফ্রাউনহোফার এবং মাই তত্ত্বগুলি শুধুমাত্র গোলাকার কণাগুলিকে আচ্ছাদন করে। অ-গোলাকার কণাগুলি আরও বিচ্ছুরিত বিচ্ছুরণ নিদর্শন সৃষ্টি করে এবং ব্যাখ্যা করা আরও কঠিন। কিছু প্রস্তুতকারক তাদের সফ্টওয়্যারে অ্যালগরিদম অন্তর্ভুক্ত করেছেন, যা আংশিকভাবে অ-গোলাকার কণাগুলির জন্য ক্ষতিপূরণ দিতে পারে। আরও দেখুন বিচ্ছুরণ টোমোগ্রাফি লেজার নিবন্ধের তালিকা কণার আকার বিতরণ রেফারেন্স স্পেকট্রোস্কোপি