Laser-induced breakdown spectroscopy
लेजर-प्रेरित ब्रेकडाउन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एल. आई. बी. एस.) एक प्रकार की परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी है जो उत्तेजना स्रोत के रूप में अत्यधिक ऊर्जावान लेजर पल्स का उपयोग करती है। लेजर एक प्लाज्मा बनाने के लिए केंद्रित है, जो नमूनों को परमाणु और उत्तेजित करता है। प्लाज्मा का निर्माण केवल तभी शुरू होता है जब केंद्रित लेजर ऑप्टिकल टूटने के लिए एक निश्चित सीमा प्राप्त करता है, जो आम तौर पर पर्यावरण और लक्षित सामग्री पर निर्भर करता है। 2000 से 2010 तक, अमेरिकी सेना अनुसंधान प्रयोगशाला (ए. आर. एल.) ने एल. आई. बी. एस. प्रौद्योगिकी के संभावित विस्तार पर शोध किया, जो खतरनाक सामग्री का पता लगाने पर केंद्रित था। ए. आर. एल. में जाँच किए गए अनुप्रयोगों में विस्फोटक अवशेषों और अन्य खतरनाक सामग्रियों का गतिरोध का पता लगाना, प्लास्टिक बारूदी सुरंग भेदभाव, और विभिन्न धातु मिश्र धातुओं और पॉलिमरों का सामग्री लक्षण वर्णन शामिल था। ए. आर. एल. द्वारा प्रस्तुत परिणाम बताते हैं कि एल. आई. बी. एस. ऊर्जावान और गैर-ऊर्जावान सामग्रियों के बीच अंतर करने में सक्षम हो सकता है। अनुसंधान ब्रॉडबैंड उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रोमीटर 2000 में विकसित किए गए थे और 2003 में उनका व्यावसायीकरण किया गया था। सामग्री विश्लेषण के लिए डिज़ाइन किए गए स्पेक्ट्रोमीटर ने एल. आई. बी. एस. प्रणाली को कम सांद्रता में रासायनिक तत्वों के प्रति संवेदनशील होने की अनुमति दी। 2000 से 2010 तक अध्ययन किए गए ए. आर. एल. एल. आई. बी. एस. अनुप्रयोगों में शामिल हैंः हेलन वैकल्पिक एजेंटों का पता लगाने के लिए परीक्षण किया गया मिट्टी और पेंट में सीसे का पता लगाने के लिए एक फील्ड-पोर्टेबल एल. आई. बी. एस. प्रणाली का परीक्षण किया गया विभिन्न स्नान गैसों में थोक एल्यूमीनियम से एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम ऑक्साइड के वर्णक्रमीय उत्सर्जन का अध्ययन किया गया एल. आई. बी. एस. प्लूम का गतिज मॉडलिंग किया गया भूवैज्ञानिक सामग्री, प्लास्टिक की बारूदी सुरंगों, विस्फोटकों और रासायनिक और जैविक युद्ध एजेंट सरोगेट्स ए. आर. एल. एल. एल. आई. बी. एस. प्रोटोटाइप का पता लगाने और भेदभाव का प्रदर्शन किया गया इस अवधि के दौरान अध्ययन किया गयाः प्रयोगशाला एल. आई. बी. एस. सेटअप वाणिज्यिक एल. आई. बी. एस. प्रणाली मानव-पोर्टेबल एल. आई. बी. एस. उपकरण स्टैंडऑफ एल. आई. बी. एस. प्रणाली 100 + मीटर का पता लगाने और विस्फोटक अवशेषों पर भेदभाव करने के लिए विकसित की गई। 2010 के दशक के विकास एल. आई. बी. एस. कई विश्लेषणात्मक तकनीकों में से एक है जिसे शुद्ध प्रयोगशाला तकनीकों के विपरीत क्षेत्र में तैनात किया जा सकता है। स्पार्क ओ. ई. एस. एल. आई. बी. एस. पर हाल का शोध कॉम्पैक्ट और (मानव-) पोर्टेबल प्रणालियों पर केंद्रित है। एल. आई. बी. एस. के कुछ औद्योगिक अनुप्रयोगों में सामग्री मिश्रण का पता लगाना, इस्पात में समावेशन का विश्लेषण, द्वितीयक धातु विज्ञान में स्लैग का विश्लेषण, दहन प्रक्रियाओं का विश्लेषण और सामग्री-विशिष्ट पुनर्चक्रण कार्यों के लिए स्क्रैप टुकड़ों की उच्च गति की पहचान शामिल है। डेटा विश्लेषण तकनीकों से लैस, इस तकनीक का विस्तार औषधीय नमूनों तक किया जा रहा है। मल्टीफ़ोटन या सुरंग आयनीकरण के बाद इलेक्ट्रॉन को व्युत्क्रम ब्रेम्सस्ट्रालंग द्वारा त्वरित किया जा रहा है और यह पास के अणुओं से टकरा सकता है और टकराव के माध्यम से नए इलेक्ट्रॉन उत्पन्न कर सकता है। यदि नाड़ी की अवधि लंबी है, तो नए आयनित इलेक्ट्रॉनों को तेज किया जा सकता है और अंततः हिमस्खलन या कैस्केड आयनीकरण होता है। एक बार जब इलेक्ट्रॉनों का घनत्व एक महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुंच जाता है, तो टूटना होता है और उच्च घनत्व वाला प्लाज्मा बनाया जाता है जिसमें लेजर पल्स की कोई स्मृति नहीं होती है। तो, घने माध्यम में एक नाड़ी की कमी के लिए मानदंड इस प्रकार हैः एक घने पदार्थ के साथ बातचीत करने वाली एक नाड़ी को छोटा माना जाता है यदि बातचीत के दौरान हिमस्खलन आयनीकरण की सीमा तक नहीं पहुंचा जाता है। पहली नज़र में यह परिभाषा बहुत सीमित प्रतीत हो सकती है। सौभाग्य से, घने माध्यम में दालों के नाजुक रूप से संतुलित व्यवहार के कारण, सीमा तक आसानी से नहीं पहुँचा जा सकता है। संतुलन के लिए जिम्मेदार घटना घने मीडिया में मजबूत लेजर दालों के प्रसार के दौरान फिलामेंटेशन प्रक्रिया की शुरुआत के माध्यम से क्लैम्पिंग की तीव्रता है। एल. आई. बी. एस. के लिए एक संभावित महत्वपूर्ण विकास में एक स्पेक्ट्रोस्कोपिक स्रोत के रूप में एक छोटी लेजर पल्स का उपयोग शामिल है। इस विधि में, एक गैस में अल्ट्राफास्ट लेजर पल्स को केंद्रित करने के परिणामस्वरूप एक प्लाज्मा कॉलम बनाया जाता है। स्व-चमकदार प्लाज्मा निरंतरता के निम्न स्तर और छोटी रेखा के विस्तार के मामले में कहीं बेहतर है। इसका श्रेय छोटे लेजर दालों के मामले में प्लाज्मा के कम घनत्व को दिया जाता है, जो अंतःक्रिया क्षेत्र में नाड़ी की तीव्रता को सीमित करता है और इस प्रकार गैस के आगे मल्टीफ़ोटन/सुरंग आयनीकरण को रोकता है। रेखा तीव्रता स्थानीय तापीय संतुलन (एल. टी. ई.) में एकल, तटस्थ परमाणु प्रजाति से बने एक प्रकाशिक रूप से पतले प्लाज्मा के लिए, स्तर i से स्तर j में संक्रमण द्वारा उत्सर्जित फोटॉनों का घनत्व वह है जहाँः क्या फोटॉनों का उत्सर्जन दर घनत्व (m−3 sr−1s−1 में) प्लाज्मा में तटस्थ परमाणुओं की संख्या है (m−3 में) स्तर i और स्तर j (s−1 में) के बीच संक्रमण संभावना है ऊपरी स्तर i (2J + 1) की अपक्षय है विभाजन फलन (s−1 में) ऊपरी स्तर i (eV में) का ऊर्जा स्तर बोल्ट्जमैन स्थिरांक (eV/K में) तापमान (K में) है। इसे गुणात्मक और मात्रात्मक रासायनिक विश्लेषण के लिए एक संभावित विश्लेषणात्मक उपकरण माना जाता है, जो इसे पी. ए. टी. (प्रक्रिया विश्लेषणात्मक प्रौद्योगिकी) या पोर्टेबल उपकरण के रूप में उपयुक्त बनाता है। दूध, बेकरी उत्पाद, चाय, वनस्पति तेल, पानी, अनाज, आटा, आलू, खजूर और विभिन्न प्रकार के मांस का एल. आई. बी. एस. का उपयोग करके विश्लेषण किया गया है। कुछ अध्ययनों ने कुछ खाद्य पदार्थों के लिए मिलावट का पता लगाने के उपकरण के रूप में इसकी क्षमता को दिखाया है। एल. आई. बी. एस. का मूल्यांकन मांस में एक आशाजनक मौलिक इमेजिंग तकनीक के रूप में भी किया गया है। 2019 में, यॉर्क विश्वविद्यालय और लिवरपूल जॉन मूर्स विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने कॉनर्स द्वीप (आयरलैंड गणराज्य) में लेट मेसोलिथिक खोल से 12 यूरोपीय सीपों (ओस्ट्रिया एडुलिस, लिनायस, 1758) का अध्ययन करने के लिए एल. आई. बी. एस. को नियुक्त किया। परिणामों ने प्रागैतिहासिक मौसमी प्रथाओं के साथ-साथ जैविक आयु और विकास को बेहतर दर और पहले की तुलना में कम लागत पर निर्धारित करने के लिए एल. आई. बी. एस. की प्रयोज्यता पर प्रकाश डाला। स्पेक्ट्रोस्कोपी परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी प्लाज्मा (भौतिकी) लेखों की लेजर-प्रेरित प्रतिदीप्ति सूची सतह विश्लेषण विधियों की सूची लेजर एब्लेशन फोटोएकॉस्टिक स्पेक्ट्रोस्कोपी संदर्भ आगे पढ़ना बाहरी लिंक एन. आई. एस. टी. एल. आई. बी. एस. डेटाबेस वैज्ञानिक तकनीक स्पेक्ट्रोस्कोपी उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी