Anisotropic terahertz microspectroscopy
એનિસોટ્રોપિક ટેરાહર્ટ્ઝ માઇક્રોસ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (એ. ટી. એમ.) એ એક સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક તકનીક છે જેમાં એનિસોટ્રોપિક સામગ્રીમાં પરમાણુ સ્પંદનોની ટેરાહર્ટ્ઝ કિરણોત્સર્ગના ટૂંકા સ્પંદનો સાથે તપાસ કરવામાં આવે છે, જેનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર સામગ્રીની સપાટીની સમાંતર રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત હોય છે. આ તકનીક સિંગલ ક્રિસ્ટલ સુક્રોઝ, ફ્રુક્ટોઝ, ઓક્સાલિક એસિડ અને મોલેક્યુલર પ્રોટીન સ્ફટિકોને સંડોવતા અભ્યાસોમાં દર્શાવવામાં આવી છે જેમાં મોલેક્યુલર કંપનોનું અવકાશી અભિગમ રસપ્રદ છે. સમજૂતી જ્યારે પ્રકાશના પ્રસરણ કરી રહેલા કિરણનું વિદ્યુતક્ષેત્ર તેના પ્રસરણની દિશાને લંબરૂપ દિશામાં દોલન કરે છે, ત્યારે તેને ધ્રુવીકૃત ત્રાંસી તરંગ કહેવામાં આવે છે. ત્રાંસા સમતલમાં ચોક્કસ ખૂણા સુધી મર્યાદિત વિદ્યુત ક્ષેત્ર ધરાવતો પ્રકાશ રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત હોવાનું કહેવાય છે. જ્યારે રેખીય ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ આઇસોટ્રોપિક સામગ્રી દ્વારા પ્રસારિત થાય છે-એક એવી સામગ્રી જે તમામ અવકાશી દિશાઓમાં સમાન ભૌતિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે-જ્યારે ધ્રુવીકૃત પ્રકાશના તમામ ખૂણાઓ માટે માપવામાં આવે ત્યારે સામગ્રી દ્વારા શોષાયેલા પ્રકાશની માત્રા સમાન હોય છે. પરિણામી શોષણ વર્ણપટ ધ્રુવીકરણ ખૂણાના કાર્ય તરીકે લક્ષણવિહીન છે. અનિસોટ્રોપિક કહેવાતી સામગ્રી વિવિધ અવકાશી દિશાઓ સાથે શોષણ, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ, વાહકતા વગેરે જેવા વિવિધ ભૌતિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે. આમ, જ્યારે પ્રકાશના રેખીય ધ્રુવીકૃત કિરણને અનિસોટ્રોપિક સામગ્રીમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે અને ધ્રુવીકરણના વિવિધ ખૂણાઓ માટે માપવામાં આવે છે, ત્યારે વિવિધ ધ્રુવીકરણ ખૂણાઓ માટે પ્રકાશનું શોષણ અલગ હોય છે. પરિણામી શોષણ વર્ણપટ શોષણની વિવિધ માત્રા દર્શાવે છે જે એનિસોટ્રોપીની સામગ્રીની માત્રાને અનુરૂપ છે. જ્યારે પ્રકાશના ધ્રુવીકૃત ટીએચઝેડ બીમ એનિસોટ્રોપિક સામગ્રી દ્વારા પ્રસારિત થાય છે, ત્યારે પરિણામી શોષણ વર્ણપટ શોષણની વિવિધ ડિગ્રી દર્શાવે છે જે સામગ્રીની એનિસોટ્રોપીને અનુરૂપ હોય છે. જો ચોક્કસ ટીએચઝેડ ધ્રુવીકરણ ખૂણા પર ટીએચઝેડ સ્પેક્ટ્રમમાં (આશરે 0.3 થી 3 ટીએચઝેડ વચ્ચે) વિવિધ આવર્તન પર માપન કરવામાં આવે, તો પરિણામી શોષણ સ્પેક્ટ્રમ પણ આવર્તન સાથે બદલાઈ શકે છે. આવું થાય છે કારણ કે પદાર્થમાં અણુઓની કંપનશીલ સ્થિતિઓ વિવિધ આવૃત્તિઓ પર પ્રકાશને શોષી લે છે. પ્રોટીન પરમાણુઓમાં, ઉદાહરણ તરીકે, આમાંના ઘણા કંપનશીલ સ્થિતિઓ ટેરાહર્ટ્ઝ આવર્તનની શ્રેણીમાં દોલન કરે છે. જ્યારે સામગ્રીમાંના અણુઓને સમાન દિશામાં ગોઠવવામાં આવે છે, ત્યારે અણુઓના આંતરિક કંપન ગુણધર્મોને અનિસોટ્રોપિક ટેરાહર્ટ્ઝ માઇક્રોસ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (એટીએમ) નો ઉપયોગ કરીને ઓળખી શકાય છે. આ પરમાણુ સંરેખણ સુક્રોઝ, ફ્રુક્ટોઝ, ઓક્સાલિક એસિડ અને પ્રોટીન સ્ફટિકો જેવા અન્ય પરમાણુ સ્ફટિકોના એક સ્ફટિકમાં જોવા મળે છે. આજની તારીખે, એટીએમ તકનીકોએ મજબૂત ટીએચઝેડ સ્રોતો અને ઓરડાના તાપમાને કામ કરતા અત્યંત સંવેદનશીલ ટીએચઝેડ ડિટેક્ટર્સની ઐતિહાસિક અછતને કારણે ટીએચઝેડ ટાઇમ-ડોમેન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (ટીએચઝેડ-ટીડીએસ) નો ઉપયોગ કર્યો છે. રસના ઘણા નમૂનાઓમાં મોટા પ્રમાણમાં પાણી હોય છે જે ટીએચઝેડ કિરણોત્સર્ગને મજબૂત રીતે શોષી લે છે, આમ ખૂબ જ મજબૂત ટીએચઝેડ સ્રોતની જરૂર પડે છે. અત્યંત સંવેદનશીલ ટીએચઝેડ ડિટેક્ટર્સનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રયાસ કરતી વખતે આ જરૂરિયાત વધુ તીવ્ર બને છે જેને પરંપરાગત રીતે પ્રવાહી હિલીયમ તાપમાન માટે સુપરકોલિંગની જરૂર પડે છે. આનાથી પણ ખરાબ બાબત એ છે કે, પ્રવાહી હિલીયમની અછતને કારણે તેની કિંમતમાં તાજેતરના તીવ્ર વધારાને કારણે આ ડિટેક્ટર્સને સુપરકોલિંગની જરૂરિયાતને કારણે વિશ્વભરના ઘણા સંશોધકો માટે ટીએચઝેડ શોધ ઉપલબ્ધ નથી. ટીએચઝેડ શોધ અવરોધોને અવગણવા માટે, ટીએચઝેડ-ટીડીએસનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે કારણ કે તેને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પેક્ટ્રમના નજીકના ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશમાં સામાન્ય રીતે ઉપલબ્ધ ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્ટર્સની જરૂર પડે છે-સામાન્ય રીતે 800 એનએમની તરંગલંબાઇની આસપાસ. આ કિસ્સામાં, ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ (જીએએન), ઝિંક ટેલુરાઇડ (ઝેડએનટીઇ) જેવા ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક (ઇઓ) સ્ફટિકનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નમૂનામાંથી પસાર થયા પછી ટીએચઝેડ પ્રકાશમાં ફેરફારો શોધવા માટે થાય છે. ઇ. ઓ. સ્ફટિકમાંથી પસાર થતા પ્રકાશના સમન્વયિત ઇન્ફ્રારેડ બીમના ધ્રુવીકરણના ગુણધર્મો બદલાયા છે. આ ધ્રુવીકરણ ફેરફાર ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્ટર દ્વારા શોધાય છે, જેને સંતુલિત ડિટેક્ટર કહેવાય છે, જે ઇન્ફ્રારેડ બીમના બે લંબરૂપ ધ્રુવીકરણ ઘટકોની તીવ્રતાની સરખામણી કરે છે. જ્યાં સુધી વધુ શક્તિશાળી ટીએચઝેડ સ્ત્રોતો કે જે વિશાળ આવર્તન શ્રેણી અને વધુ સંવેદનશીલ ઓરડાના તાપમાન ટીએચઝેડ ડિટેક્ટર્સ પ્રદાન કરે છે ત્યાં સુધી, ટીએચઝેડ-ટીડીએસ એટીએમ માટે વિશ્વસનીય તકનીક છે. એટીએમમાં ઉપયોગમાં લેવાતી ટીએચઝેડ-ટીડીએસ તકનીકોને બે વર્ગોમાં વિભાજિત કરી શકાય છેઃ ફેરવાયેલા નમૂના અને સ્થિર નમૂના. ઐતિહાસિક રીતે, અગાઉની તકનીકમાં નમૂનાને ટીએચઝેડ બીમના કેન્દ્રમાં ફેરવવાનો સમાવેશ થતો હતો જ્યારે ડિટેક્ટરને દૂરના ક્ષેત્રમાં નમૂનાથી દૂર મૂકવામાં આવે છે. જો કે, ઘણા યાંત્રિક કારણોસર, સ્થિર નમૂનાની તકનીકને પસંદ કરવામાં આવે છે. સ્થિર નમૂનાના એ. ટી. એમ. માં, ધ્રુવીકૃત ટીએચઝેડ બીમ બીમની પ્રસાર દિશાને લંબરૂપ સમતલમાં 360° દ્વારા ફેરવવામાં આવે છે અને સામાન્ય રીતે નજીકના ક્ષેત્રની શોધ યોજનાનો ઉપયોગ કરે છે જેમાં નમૂનાને ઇ. ઓ. સ્ફટિકના સીધા સંપર્કમાં માઉન્ટ કરવામાં આવે છે જેનું પછીથી ટીએચઝેડ-ટીડીએસ રૂપરેખાંકનમાં ઇન્ફ્રારેડ બીમ દ્વારા વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. ફેરવાયેલ નમૂના એટીએમ મૂળ એટીએમ તકનીકોમાં યાંત્રિક રીતે ફેરવાયેલ નમૂના માઉન્ટનો ઉપયોગ કરીને રેખીય ધ્રુવીકૃત ટીએચઝેડ બીમના કેન્દ્ર બિંદુ પર નમૂનાને ફેરવવાનો સમાવેશ થાય છે. આ કારણોસર, રૂપરેખાંકન સામાન્ય રીતે દૂરના ક્ષેત્રનું સાધન છે જેમાં સંતુલિત ડિટેક્ટર (ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ પ્રત્યે સંવેદનશીલ) નમૂનાથી નોંધપાત્ર અંતર પર મૂકવામાં આવે છે. ટેરાહર્ટ્ઝ ટાઇમ-ડોમેન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી રૂપરેખાંકનમાં, ઇન્ફ્રારેડ અને ટીએચઝેડ બંને બીમ ઝેડએનટીઇ અથવા જીએપી જેવા ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક (ઇઓ) સ્ફટિક દ્વારા પ્રસારિત થાય છે. અહીં, ઇન્ફ્રારેડ બીમ ટીએચઝેડ બીમને કારણે ઇઓ સ્ફટિકના બાયરેફ્રિન્જન્સમાં ફેરફારને શોધી કાઢે છે. જ્યારે નમૂનાને ટીએચઝેડ બીમમાં મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે ધ્રુવીકૃત ટીએચઝેડ બીમ વિક્ષેપિત થાય છે અને ઇઓ સ્ફટિકમાં બાયરેફ્રિન્જન્સની પરિણામી ડિગ્રી બદલાઈ જાય છે. ઇન્ફ્રારેડ બીમની પરિણામી વિક્ષેપ સંતુલિત ડિટેક્ટર પર અનુભવાય છે. મોટા નમૂનાઓ (0.1 થી 1 સે. મી.) માટે ફેરવાયેલ નમૂના એટીએમ ખૂબ જ ઉપયોગી છે. જો કે, પ્રોટીન સ્ફટિકો જેવા નમૂનાઓને માપતી વખતે કે જે હાઇડ્રેશન ચેમ્બરની અંદર અલગ હોવા જોઈએ, ઉદાહરણ તરીકે, નમૂનાને સરળતાથી ફેરવી શકાતો નથી. વધુમાં, ટીએચઝેડ બીમના ચોક્કસ કેન્દ્રબિંદુ પર ફરતા નમૂનાનું સમાન સ્થાન જાળવવું પડકારજનક છે. ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ ડિઝાઇન ફેરવેલા નમૂના સાથે રચાયેલ એટીએમ સામાન્ય રીતે ટાઇમ-ડોમેન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી વ્યૂહરચનાનો ઉપયોગ કરીને દૂર-ક્ષેત્ર માપન રૂપરેખાંકન છે. ઉચ્ચ શક્તિવાળા ઇન્ફ્રારેડ લેસરનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે. તેની બીમ બીમસ્પ્લિટર દ્વારા બે ઓપ્ટિકલ પાથમાં વિભાજિત થાય છેઃ એક પ્રોબ બીમ અને એક ટીએચઝેડ જનરેશન બીમ. સામાન્ય રીતે વોલ્ટેજ-પલ્સ્ડ ફોટોકોન્ડક્ટિવ એન્ટેના દ્વારા પેદા થતા ટીએચઝેડ પ્રકાશની શક્તિને મહત્તમ કરવા માટે ટીએચઝેડ જનરેશન બીમ સામાન્ય રીતે એન. આઈ. આર. શક્તિનો મોટો ભાગ મેળવે છે. ઉત્પન્ન થયેલ ટીએચઝેડ પ્રકાશ અતિ-ગોળાકાર સિલિકોન લેન્સ દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને એક બંધ-અક્ષ પેરાબોલિક અરીસામાં પસાર થાય છે જે ટીએચઝેડ પોલરાઇઝર દ્વારા ધ્રુવીકરણ માટે ટીએચઝેડ બીમનું સંયોજન કરે છે જે ઘણીવાર સરળ વાયર-ગ્રીડથી બનેલો હોય છે. રેખીય ધ્રુવીકૃત ટીએચઝેડ બીમ પછી નમૂના પર બીજા બંધ-અક્ષ પેરાબોલિક અરીસા દ્વારા કેન્દ્રિત થાય છે. નમૂના દ્વારા પ્રસારિત ટીએચઝેડ બીમ ફરીથી ત્રીજા ઓફ-એક્સિસ પેરાબોલિક મિરર દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવે છે, જે ચોથા પેરાબોલિક મિરર પર અથડાય છે જે પછી બીમને ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક (ઇઓ) સ્ફટિક પર કેન્દ્રિત કરે છે, જેની બાયરેફ્રિન્જન્સ ટીએચઝેડ બીમની મજબૂતાઈથી વિચલિત થાય છે. એન. આઈ. આર. પ્રોબ બીમ ઇ. ઓ. સ્ફટિકમાંથી પસાર થાય છે જેથી ટી. એચ. ઝેડ. બીમને કારણે થતા બાયરેફ્રિન્જન્સની પ્રેરિત માત્રાની તપાસ કરી શકાય અને તેને એક ડિટેક્શન મોડ્યુલમાં પસાર કરવામાં આવે છે જેમાં ઘણીવાર એન. આઈ. આર. ક્વાર્ટર વેવ પ્લેટ હોય છે, જે વોલાસ્ટન પ્રિઝમ છે જે પ્રોબ બીમની ઓર્થોગોનલ ધ્રુવીકરણ સ્થિતિને અવકાશી રીતે બે ઓપ્ટિકલ પાથમાં અલગ કરે છે જે વ્યક્તિગત રીતે સંતુલિત ડિટેક્ટર પર શોધાય છે. સંતુલિત ડિટેક્ટર દ્વારા જાણ કરાયેલ પરિણામી સંકેત એ એન. આઈ. આર. પ્રોબ બીમના આ બે ઓર્થોગોનલ ઘટકોની તીવ્રતામાં તફાવતનું માપ છે અને તેથી નમૂનામાંથી પસાર થતા ટીએચઝેડ બીમ દ્વારા ઇ. ઓ. સ્ફટિકમાં પ્રેરિત બાયરેફ્રિન્જન્સની માત્રાનો સીધો સહસંબંધ છે. સ્થિર નમૂના એટીએમ અગાઉ "આદર્શ એટીએમ" અને "ધ્રુવીકરણ-બદલાતું એટીએમ" તરીકે ઓળખાતું હતું, સ્થિર નમૂના એટીએમ (એસએસએટીએમ) માં પૂછપરછ કરાયેલ સામગ્રીના નમૂનાની સમાંતર ટાઇમ-ડોમેન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (ટીડીએસ) રૂપરેખાંકનમાં ટીએચઝેડ બીમની રેખીય ધ્રુવીકૃત સ્થિતિનું પરિભ્રમણ સામેલ છે. એસએસએટીએમ રૂપરેખાંકનમાં, ટીએચઝેડ બીમ ધ્રુવીકરણને બીમની પ્રસાર દિશામાં લંબરૂપ સમતલમાં 360° દ્વારા ફેરવવામાં આવે છે. નમૂનાની અનિસોટ્રોપીનું માપન કેટલાક ટીએચઝેડ ધ્રુવીકરણ ખૂણાઓ પર માપવામાં આવે છે. એસએસએટીએમ માટે ટીએચઝેડ ધ્રુવીકરણ પરિભ્રમણ હાંસલ કરવા માટે ઓછામાં ઓછી બે પદ્ધતિઓ દર્શાવવામાં આવી છેઃ 1) ઇન્ફ્રારેડ ધ્રુવીકરણ સાથે મળીને ટીએચઝેડ ક્વાર્ટર વેવપ્લેટ (ટીએચઝેડ-ક્યૂડબ્લ્યુપી) નો ઉપયોગ કરીને અને 2) ફોટોકોન્ડક્ટિવ એન્ટેનાને ફેરવીને. ટીએચઝેડ-ક્યૂડબ્લ્યુપી અને ઇન્ફ્રારેડ પોલરાઇઝરનો ઉપયોગ કરવાના કિસ્સામાં, માપેલા સિગ્નલની તીવ્રતા, જ્યાં ટીએચઝેડ પેઢી અને ટીએચઝેડ-ટીડીએસ પ્રણાલીમાં શોધાયેલ કઠોળ વચ્ચેનો સમય વિલંબ છે, તે સંબંધ દ્વારા નમૂના પર ટીએચઝેડ પ્રકાશના સંબંધિત ધ્રુવીકરણ ખૂણા અને અલ્ટ્રાફાસ્ટ નજીકના ઇન્ફ્રારેડ (એનઆઈઆર) પ્રોબ બીમના ધ્રુવીકરણ ખૂણા પર આધારિત છે. આ માટે દરેક માટે ગોઠવણની જરૂર છે. ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ ડિઝાઇન એક એસએસએટીએમ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ સામાન્ય રીતે ટાઇમ-ડોમેન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી રૂપરેખાંકનમાં ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે જેમાં ઉચ્ચ શક્તિવાળા ઇન્ફ્રારેડ લેસર બીમને બીમસ્પ્લિટર દ્વારા બે ઓપ્ટિકલ પાથમાં વહેંચવામાં આવે છે. પ્રથમ ઓપ્ટિકલ પાથ ઘણીવાર પેદા થયેલ ટીએચઝેડ પ્રકાશની આઉટપુટ પાવરને મહત્તમ કરવા માટે લેસરની ઓપ્ટિકલ પાવરનો મોટો ભાગ મેળવે છે. ટીએચઝેડ પ્રકાશ ઘણીવાર વોલ્ટેજ-પલ્સ્ડ ફોટોકોન્ડક્ટિવ એન્ટેના સાથે ઉત્પન્ન થાય છે, જે હાયપર-હેમિસ્ફેરિકલ સિલિકોન લેન્સ સાથે એકત્રિત કરવામાં આવે છે, જેને ઓફ-એક્સિસ પેરાબોલિક મિરરનો ઉપયોગ કરીને જોડવામાં આવે છે, જે પછી ટીએચઝેડ પોલરાઇઝરમાંથી પસાર થાય છે, જે બે સમતલીય અરીસાઓ અને જમણા ખૂણાવાળા ઉચ્ચ-પ્રતિરોધક સિલિકોન પ્રિઝમથી બનેલા ટીએચઝેડ ક્વાર્ટર વેવપ્લેટ દ્વારા ગોળાકાર બને છે, જે ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત પ્રકાશ બનાવે છે. બીજું ટીએચઝેડ પોલરાઇઝર ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત ટીએચઝેડ પ્રકાશમાંથી તે કોણ પસંદ કરે છે કે જેના પર પ્રકાશ બીમના કેન્દ્ર બિંદુ પર સ્થિત નમૂના સુધી પહોંચે છે અને ઘણીવાર ઝેડએનટીઇ અથવા જીએપીમાંથી બનેલા ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક સ્ફટિક સાથે સીધા સંપર્કમાં માઉન્ટ થાય છે. બીજા ઓપ્ટિકલ પાથમાં વિલંબના તબક્કા પર માઉન્ટ થયેલ રેટ્રો રિફ્લેક્ટર મિરરનો સમાવેશ થાય છે જે નમૂના પર ટીએચઝેડ પ્રકાશના વિલંબના સમય સાથે મેળ કરવા માટે એન. આઈ. આર. બીમના ઉડાનના સમયને વ્યવસ્થિત કરે છે. એન. આઈ. આર. બીમ રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત થાય છે અને શોધ માટે યોગ્ય આવર્તન પર કાપવામાં આવે છે, જે નમૂના દ્વારા ટીએચઝેડ શોષણની માત્રાને કારણે તેના બાયરેફ્રિન્જન્સમાં ફેરફારને માપવા માટે ઇ. ઓ. સ્ફટિક તરફ નિર્દેશિત થાય છે. એન. આઈ. આર. બીમ નમૂના/ઇ. ઓ. સ્ફટિક ઈન્ટરફેસ દ્વારા પ્રતિબિંબિત થાય છે અને શોધ મોડ્યુલ તરફ નિર્દેશિત થાય છે જેમાં ઘણીવાર એન. આઈ. આર. ક્વાર્ટર વેવપ્લેટ હોય છે, જે વોલાસ્ટન પ્રિઝમ છે જે સંતુલિત ડિટેક્ટરમાં બે ડિટેક્ટર્સ તરફ પ્રકાશની લંબરૂપ ધ્રુવીકરણ સ્થિતિઓને અવકાશી રીતે પસંદ કરે છે. શોધાયેલ સંકેત એ બે લંબરૂપ ધ્રુવીકરણ સ્થિતિઓની તીવ્રતાના તફાવતનું માપ છે અને નમૂના દ્વારા વિક્ષેપિત ટીએચઝેડ પ્રકાશ દ્વારા ઇઓ સ્ફટિકમાં પ્રેરિત બાયરેફ્રિન્જન્સની માત્રાને અનુરૂપ છે. નમૂના પર સમાન વિદ્યુત ક્ષેત્રની તીવ્રતાના ટીએચઝેડ ધ્રુવીકરણનું સંપૂર્ણ 360° પરિભ્રમણ પ્રદાન કરવાની એક વ્યૂહરચના ધ્રુવીકરણની ગોળાકાર સ્થિતિ પેદા કરવાની છે, પછી ટીએચઝેડ ધ્રુવીકરણ સાથે ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત બીમમાંથી ચોક્કસ રેખીય ધ્રુવીકરણ સ્થિતિઓ પસંદ કરો. ગોળાકાર ધ્રુવીકરણની સ્થિતિ ક્વાર્ટર વેવપ્લેટ દ્વારા પેદા થઈ શકે છે, જો કે, સામાન્ય ઓપ્ટિકલ વેવપ્લેટ સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પેક્ટ્રમના દૃશ્યમાન, નજીકના અને મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશો માટે રચાયેલ છે. ટીએચઝેડ આવર્તન શ્રેણીમાં ઉપયોગ માટે રચાયેલ ક્વાર્ટર વેવપ્લેટમાં ઇનપુટ/આઉટપુટ તરીકે મેટલ-કોટેડ પ્લાનર મિરર્સ સાથે જમણા-ખૂણા સિલિકોન પ્રિઝમ હોય છે. ખાસ કરીને, સિલિકોન પ્રિઝમ પ્રિઝમના લાંબા ચહેરા પર એક જ કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ સાથે ફ્રેસ્નલ રોમ્બની જેમ કાર્ય કરે છે અને તે એક નિષ્ક્રિય બ્રોડબેન્ડ ઘટક છે જે માપન દરમિયાન વિશાળ આવર્તન સ્વીપને મંજૂરી આપે છે. એટીએમના ફાયદા અન્ય સંબંધિત માઇક્રોસ્પેક્ટ્રોસ્કોપી તકનીકો પર એટીએમના કેટલાક ફાયદાઓમાં નમૂના પર ટીએચઝેડ વિદ્યુત ક્ષેત્રની દિશા અને હાઇડ્રેશન, ક્રાયો-કૂલિંગ અને ઇવેક્યુએશન જેવી પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય તેવી સામગ્રીને સહેલાઈથી માપવાની ક્ષમતાનો સમાવેશ થાય છે. નમૂના પર ટીએચઝેડ ધ્રુવીકરણ દિશા એ એટીએમની મુખ્ય લાક્ષણિકતા નમૂના પર ટીએચઝેડ પ્રકાશના ધ્રુવીકૃત વિદ્યુત ક્ષેત્રની દિશા છે. ખાસ કરીને, સ્કેટરિંગ નિયર-ફિલ્ડ ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપી (એસ-એસ. એન. ઓ. એમ.) જેવી અન્ય માઇક્રોસ્પેક્ટ્રોસ્કોપી તકનીકોથી વિપરીત, પૂછપરછ કરતા ટીએચઝેડ ક્ષેત્રનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર નમૂનાની સપાટીને સમાંતર હોય છે. એસ-એસ. એન. ઓ. એમ. માં, ઓસિલેટિંગ મેટાલિક પ્રોબ ટિપનો આકાર ટીએચઝેડ ધ્રુવીકરણને મુખ્યત્વે નમૂનાની સપાટીને લંબરૂપ દિશામાં નિર્દેશિત કરે છે. પર્યાવરણીય રીતે સંવેદનશીલ નમૂના સામગ્રી જીવંત સજીવોમાં સામાન્ય રીતે મોટા પ્રમાણમાં પાણી હોય છે. રસ ધરાવતી ઘણી અનિસોટ્રોપિક સામગ્રી પ્રકૃતિમાં જૈવિક હોય છે અને તેથી સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક માપન દરમિયાન હાઇડ્રેશનની જરૂર પડે છે. જ્યારે હાઇડ્રેટેડ સેમ્પલ ચેમ્બરની અંદરની સામગ્રીના ગુણધર્મોને માપવા માટેની કેટલીક મર્યાદિત નવીન તકનીકો તાજેતરમાં અહેવાલો કરવામાં આવી છે, ત્યારે એટીએમની પ્રાથમિક ડિઝાઇનની જરૂરિયાત એ છે કે સામગ્રી એવી બારી દ્વારા સુલભ હોય જે ક્વાર્ટઝ જેવા ટીએચઝેડ પ્રકાશ માટે પારદર્શક હોય. તેવી જ રીતે, ક્રાયો-કૂલિંગ અથવા લો પ્રેશર વેક્યૂમ વાતાવરણની જરૂર હોય તેવા નમૂનાઓની ટીએચઝેડ-પારદર્શક વિન્ડો સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને એટીએમમાં સહેલાઈથી પૂછપરછ કરવામાં આવે છે. એપ્લિકેશન્સ એનિસોટ્રોપિક ટેરાહર્ટ્ઝ માઇક્રોસ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (એટીએમ) એ માળખાકીય જીવવિજ્ઞાન અને ડીએનએ અને પ્રોટીનના મોલેક્યુલર ફિંગરપ્રિન્ટિંગમાં એપ્લિકેશન્સ શોધી કાઢ્યા છે. આ તકનીક દવાની શોધ અને પાતળા ફિલ્મ ઘન સ્થિતિ સામગ્રીના ટીએચઝેડ આવર્તન ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા માટે પણ યોગ્ય છે. પ્રોટીનમાં પરમાણુ ગતિ પર વિશેષ ધ્યાન આપવામાં આવે છે જ્યાં સ્પેક્ટ્રમની ટેરાહર્ટ્ઝ શ્રેણી (0.3 થી 3 ટીએચઝેડ) માં આવર્તન પર ઘણા માળખાકીય ફેરફારો થાય છે. આ માળખાકીય ફેરફારોમાં કાજની ગતિનો સમાવેશ થાય છે જેમાં અણુઓના બે પ્રદેશો લવચીક પરમાણુ માળખા દ્વારા જોડાયેલા હોય છે જે યાંત્રિક કાજ અથવા કોણીની જેમ વળે છે. એટીએમ તેના રેખીય ધ્રુવીકૃત વિદ્યુત ક્ષેત્રોના ઉપયોગને કારણે કાજની ગતિ જે અવકાશી દિશામાં થાય છે તેને માપવા માટે અનન્ય રીતે સક્ષમ છે. પ્રોટીન ડાયનેમિક્સ એ. ટી. એમ. પ્રોટીનમાં પ્રતિધ્વનિત પરમાણુ સ્પંદનોને માપવા માટે અનન્ય રીતે યોગ્ય છે. પ્રોટીનમાં મોલેક્યુલર ગતિ સ્પેક્ટ્રમની ટેરાહર્ટ્ઝ શ્રેણી (0.3 થી 3 ટીએચઝેડ) માં આવર્તન સાથે થાય છે. આ માળખાકીય ફેરફારોમાં કાજની ગતિનો સમાવેશ થાય છે જેમાં અણુઓના બે પ્રદેશો લવચીક રીતે એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે જે યાંત્રિક કાજ અથવા સાંધાની જેમ વળે છે અને અન્ય રચનાત્મક ફેરફારો જે પ્રોટીન અણુઓની પ્રણાલીઓમાં થાય છે. પ્રોટીનના અણુઓ સામાન્ય રીતે પાણીના અણુઓથી ઘેરાયેલા હોય છે અને અવ્યવસ્થિત દિશામાં ગોઠવાયેલા હોય છે. આ કારણોસર, પ્રોટીનના અણુઓને સ્ફટિક સ્વરૂપમાં એવી રીતે ગોઠવવાનું સામાન્ય છે કે તેમની દિશાઓ સમાન હોય. ખાસ કરીને, પ્રોટીન સ્ફટિકમાં તમામ પ્રોટીન અણુઓના દ્વિધ્રુવ કુદરતી રીતે સંરેખિત હોય છે. આ આપણને ધ્રુવીકૃત ટીએચઝેડ પ્રકાશ સાથે માઇક્રોસ્પેક્ટ્રોસ્કોપી કરવા અને અણુઓની અંદર સ્પંદનોની અવકાશી દિશા નક્કી કરવાની મંજૂરી આપે છે. સંદર્ભો ટેરાહર્ટ્ઝ ટેકનોલોજી સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી વૈજ્ઞાનિક તકનીકો