Isotope dilution
ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் பகுப்பாய்வு என்பது இரசாயனப் பொருட்களின் அளவை தீர்மானிக்கும் ஒரு முறையாகும். அதன் மிகவும் எளிமையான கருத்தாக்கத்தில், ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் முறை பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட மாதிரியில் ஐசோடோபிக் செறிவூட்டப்பட்ட பொருளின் அறியப்பட்ட அளவைச் சேர்ப்பதை உள்ளடக்கியது. ஐசோடோபிக் தரநிலையை மாதிரியுடன் கலப்பது தரநிலையின் ஐசோடோபிக் செறிவூட்டலை திறம்பட "நீர்த்துப்போகச் செய்கிறது" மற்றும் இது ஐசோடோப் நீர்த்தல் முறைக்கு அடிப்படையாக அமைகிறது. ஐசோடோப் நீர்த்தல் என்பது உள் தரப்படுத்தலின் ஒரு முறையாக வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, ஏனெனில் தரநிலை (ஐசோடோபிக் ரீதியாக செறிவூட்டப்பட்ட அனலைட்டின் வடிவம்) நேரடியாக மாதிரியில் சேர்க்கப்படுகிறது. கூடுதலாக, சமிக்ஞை தீவிரத்தை நம்பியிருக்கும் பாரம்பரிய பகுப்பாய்வு முறைகளைப் போலல்லாமல், ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் சமிக்ஞை விகிதங்களைப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த இரண்டு நன்மைகளின் காரணமாக, ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் முறை மிக உயர்ந்த அளவியல் நிலைப்பாட்டின் வேதியியல் அளவீட்டு முறைகளில் கருதப்படுகிறது. ஐசோடோப்புகள் என்பது நியூட்ரான் எண்ணிக்கையில் வேறுபடும் ஒரு குறிப்பிட்ட இரசாயன தனிமத்தின் மாறுபாடுகள் ஆகும். கொடுக்கப்பட்ட தனிமத்தின் அனைத்து ஐசோடோப்புகளும் ஒவ்வொரு அணுவிலும் ஒரே எண்ணிக்கையிலான புரோட்டான்களைக் கொண்டுள்ளன. ஐசோடோப்பு என்ற சொல் கிரேக்க வேர்கள் ஐசோஸ் ("சமமானது") மற்றும் டோபோஸ் ("இடம்") என்பதிலிருந்து உருவானது, அதாவது "ஒரே இடம்"; எனவே, பெயரின் பின்னணியில் உள்ள பொருள் என்னவென்றால், ஒரு தனிமத்தின் வெவ்வேறு ஐசோடோப்புகள் கால அட்டவணையில் ஒரே நிலையை ஆக்கிரமிக்கிறது. ஆரம்பகால வரலாறு ரேடியோட்ரேசர் முறையின் பகுப்பாய்வு பயன்பாடு ஐசோடோப்பு நீர்த்தலின் முன்னோடியாகும். இந்த முறை 20 ஆம் நூற்றாண்டின் முற்பகுதியில் ஜார்ஜ் டி ஹெவ்ஸியால் உருவாக்கப்பட்டது, அதற்காக அவருக்கு 1943 ஆம் ஆண்டிற்கான வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது. 1913 ஆம் ஆண்டில் ஜார்ஜ் டி ஹெவ்சி மற்றும் ஃப்ரெட்ரிக் அடால்ஃப் பனெத் ஆகியோரால் ஈய சல்பைடு மற்றும் ஈய குரோமேட்டின் கரைதிறனை தீர்மானிப்பது கதிரியக்க முறையின் வடிவத்தில் ஐசோடோப் நீர்த்தலின் ஆரம்ப பயன்பாடாகும். 1930 களில், அமெரிக்க உயிர்வேதியியலாளர் டேவிட் ரிட்டன்பெர்க் உயிரியல் வேதியியலில் ஐசோடோப் நீர்த்தலைப் பயன்படுத்துவதில் முன்னோடியாக இருந்தார், இது செல் வளர்சிதை மாற்றத்தைப் பற்றிய விரிவான ஆய்வுகளை செயல்படுத்துகிறது. பயிற்சி எடுத்துக்காட்டு ஐசோடோப் நீர்த்தல் என்பது குறி மற்றும் மீட்டெடுப்பு முறைக்கு ஒத்ததாகும், இது பொதுவாக மக்கள்தொகை அளவை மதிப்பிடுவதற்கு சூழலியலில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. உதாரணமாக, ஒரு ஏரியில் உள்ள மீன்களின் எண்ணிக்கையை (என்ஏ) தீர்மானிப்பதைக் கவனியுங்கள். இந்த உதாரணத்தின் நோக்கத்திற்காக, ஏரியை பூர்வீகமாகக் கொண்ட அனைத்து மீன்களும் நீல நிறத்தில் உள்ளன என்று வைத்துக்கொள்வோம். ஏரிக்கு அவர்கள் முதல் முறையாக விஜயம் செய்தபோது, ஒரு சுற்றுச்சூழல் நிபுணர் ஐந்து மஞ்சள் மீன்களை (nB = 5) சேர்க்கிறார். அவர்களின் இரண்டாவது வருகையின் போது, சுற்றுச்சூழல் நிபுணர் ஒரு மாதிரி திட்டத்தின் படி பல மீன்களைப் பிடிக்கிறார், மேலும் நீலம்-மஞ்சள் (அதாவது. பூர்வீகமாக குறிக்கப்பட்ட) மீன் 10:1 ஆகும். ஏரிக்கு சொந்தமான மீன்களின் எண்ணிக்கையை பின்வரும் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்ஃ இது ஐசோடோப் நீர்த்தலின் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட பார்வையாகும், ஆனால் இது முறையின் முக்கிய அம்சங்களை விளக்குகிறது. குறிக்கப்பட்ட மற்றும் குறிக்கப்படாத மீன்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு தெளிவற்றதாக மாறும்போது மிகவும் சிக்கலான சூழ்நிலை எழுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஏரியில் ஏற்கனவே முந்தைய கள சோதனைகளிலிருந்து ஒரு சிறிய எண்ணிக்கையிலான குறிக்கப்பட்ட மீன்கள் இருக்கும்போது இது நிகழலாம்; இதற்கு நேர்மாறாக, குறிக்கப்பட்ட மீன்களின் அளவு சேர்க்கப்பட்டதில் சிறிய எண்ணிக்கையிலான குறிக்கப்படாத மீன்கள் உள்ளன. ஒரு ஆய்வக அமைப்பில், ஒரு அறியப்படாத ("ஏரி") இயற்கையாகவே பெரிய ("நீலம்") மற்றும் சிறிய ("மஞ்சள்") ஐசோடோபிக் வடிவங்களில் இருக்கும் ஒரு சேர்மத்தின் அளவைக் கொண்டிருக்கலாம். சிறிய ஐசோடோபிக் வடிவத்தில் செறிவூட்டப்பட்ட ஒரு தரநிலை பின்னர் அறியப்படாதவற்றுடன் சேர்க்கப்படலாம், இது பின்னர் பகுப்பாய்வு செய்யப்படலாம். மீன் ஒப்புமையைக் கருத்தில் கொண்டு, பின்வரும் வெளிப்பாட்டைப் பயன்படுத்தலாம்ஃ மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, என்ஏ மற்றும் என். பி முறையே ஏரியில் உள்ள மீன்களின் எண்ணிக்கையையும் ஏரியில் சேர்க்கப்பட்ட மீன்களின் எண்ணிக்கையையும் குறிக்கின்றன; ஆர்ஏ என்பது குறிக்கப்பட்ட மீன்களைச் சேர்ப்பதற்கு முன்பு ஏரியில் உள்ள பூர்வீக-குறிக்கப்பட்ட மீன்களின் விகிதமாகும்; ஆர். பி என்பது ஏரியில் சேர்க்கப்பட்ட குறிக்கப்பட்ட மீன்களின் அளவில் பூர்வீக-குறிக்கப்பட்ட மீன்களின் விகிதமாகும்; இறுதியாக, ஆர்ஏபி என்பது இரண்டாவது வருகையின் போது கைப்பற்றப்பட்ட பூர்வீக-குறிக்கப்பட்ட மீன்களின் விகிதமாகும். பயன்பாடுகள் ஐசோடோப் நீர்த்தல் அதிக துல்லியம் தேவைப்படும் பயன்பாடுகளில் வெகுஜன நிறமாலை அளவீட்டுடன் கிட்டத்தட்ட பிரத்தியேகமாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, அனைத்து தேசிய அளவியல் நிறுவனங்களும் சான்றளிக்கப்பட்ட குறிப்பு பொருட்களை உற்பத்தி செய்யும் போது ஐசோடோப்பு நீர்த்தலை கணிசமாக நம்பியுள்ளன. உயர் துல்லிய பகுப்பாய்விற்கு கூடுதலாக, பகுப்பாய்வின் குறைந்த மீட்பு ஏற்படும் போது ஐசோடோப் நீர்த்தல் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நிலையான ஐசோடோப்புகளின் பயன்பாட்டிற்கு கூடுதலாக, கதிரியக்க ஐசோடோப்புகள் ஐசோடோப்பு நீர்த்தலில் பயன்படுத்தப்படலாம், இது பெரும்பாலும் உயிரியல் மருத்துவ பயன்பாடுகளில் எதிர்கொள்ளப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, இரத்தத்தின் அளவை மதிப்பிடுவதில். ஒற்றை நீர்த்தல் முறை ஐசோடோப்பு ஐஏ (ஏ என குறிக்கப்படுகிறது) நிறைந்த ஒரு இயற்கை பகுப்பாய்வு மற்றும் அதே பகுப்பாய்வு, ஐசோடோப்பு ஜேஏ (பி என குறிக்கப்படுகிறது) செறிவூட்டப்பட்டதைக் கவனியுங்கள். பின்னர், பெறப்பட்ட கலவை பகுப்பாய்வின் ஐசோடோபிக் கலவைக்கு பகுப்பாய்வு செய்யப்படுகிறது, ஆர்ஏபி = என் (ஐஏ) ஏபி/என் (ஜேஏ) ஏபி. ஐசோடோபிக் செறிவூட்டப்பட்ட பொருளின் (என். பி.) அளவு தெரிந்தால், மாதிரியில் (என். ஏ.) உள்ள பொருளின் அளவைப் பெறலாம்ஃ இங்கே, ஆர். ஏ என்பது இயற்கையான பகுப்பாய்வின் ஐசோடோப்பு அளவு விகிதம், ஆர். ஏ = என் (ஐ. ஏ.) ஏ/என் (ஜே. ஏ.) ஏ, ஆர். பி என்பது ஐசோடோபிக் செறிவூட்டப்பட்ட பகுப்பாய்வின் ஐசோடோப்பு அளவு விகிதம், ஆர். பி = என் (ஐ. ஏ.) பி/என் (ஜே. ஏ.) பி, இதன் விளைவாக வரும் கலவையின் ஐசோடோப்பு அளவு விகிதம், எக்ஸ் (ஜே. ஏ.) ஏ என்பது இயற்கையான பகுப்பாய்வில் சிறிய ஐசோடோப்பின் ஐசோடோபிக் மிகுதியாகும், மேலும் எக்ஸ் (ஜே. ஏ.) பி என்பது முக்கிய ஐசோடோப்பின் ஐசோடோபிக் மிகுதியாகும். போரான், குளோரின் அல்லது வெள்ளி போன்ற இரண்டு நிலையான ஐசோடோப்புகளை மட்டுமே கொண்ட தனிமங்களுக்கு, மேலே உள்ள ஒற்றை நீர்த்தல் சமன்பாடு பின்வருவனவற்றை எளிதாக்குகிறதுஃ ஒரு வழக்கமான வாயு நிறமூர்த்த பகுப்பாய்வில், ஐசோடோபிக் நீர்த்தல் அளவீட்டு முடிவுகளின் நிச்சயமற்ற தன்மையை 5 சதவீதத்திலிருந்து 1 சதவீதமாகக் குறைக்கும். இது மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரியிலும் பயன்படுத்தப்படலாம் (பொதுவாக ஐசோடோபிக் நீர்த்தல் மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரி அல்லது ஐடிஎம்எஸ் என்று குறிப்பிடப்படுகிறது), இதில் ஐசோடோபிக் விகிதத்தை துல்லியத்துடன் தீர்மானிக்க முடியும், இது பொதுவாக 0.25% ஐ விட சிறந்தது. கலவையின் உகந்த கலவை ஒரு எளிமைப்படுத்தப்பட்ட முறையில், அளவீட்டு முடிவுகளின் நிச்சயமற்ற தன்மை பெரும்பாலும் ஆர்ஏபி அளவீட்டிலிருந்து தீர்மானிக்கப்படுகிறதுஃ இங்கிருந்து, நாம் என்ஏ, யுஆர் (என்ஏ) = யு (என்ஏ)/என்ஏ இன் ஒப்பீட்டு நிச்சயமற்ற தன்மையைப் பெறுகிறோம்ஃ என்ஏ இன் மிகக் குறைந்த உறவினர் நிச்சயமற்ற தன்மை ஆர்ஏபி தொடர்பாக முதல் வழித்தோன்றல் பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமாக இருக்கும் நிலையில் ஒத்திருக்கிறது. கூடுதலாக, மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரியில் யு (ஆர்ஏபி)/ஆர்ஏபி நிலையானது பொதுவானது, எனவே நாம் யு (ஆர்ஏபி) ஐ ஆர்ஏபி உடன் மாற்றலாம். இந்த சமன்பாட்டைத் தீர்ப்பது ஏபி கலவையின் உகந்த கலவைக்கு வழிவகுக்கிறது, அதாவது நிலையான (ஏ) மற்றும் ஸ்பைக் (பி) இன் ஐசோடோபிக் கலவைகளுக்கு இடையிலான வடிவியல் சராசரிஃ இந்த எளிமைப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாடு முதலில் டி பீவ்ரே மற்றும் டெபஸ் ஆகியோரால் எண்ணியல் ரீதியாக முன்மொழியப்பட்டது, பின்னர் கோமோரி மற்றும் பலர் முன்மொழிந்தனர். மற்றும் ரீப் மற்றும் கைசர் ஆகியோரால் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது. இந்த எளிய வெளிப்பாடு ஒரு பொதுவான தோராயமாக மட்டுமே உள்ளது என்று குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது, எடுத்துக்காட்டாக, பாய்சான் புள்ளிவிவரங்களின் முன்னிலையில் அல்லது வலுவான ஐசோடோப்பு சமிக்ஞை விகிதம் தொடர்பு முன்னிலையில் இது இல்லை. இரட்டை நீர்த்தல் முறை ஒற்றை நீர்த்தல் முறைக்கு ஐசோடோபிக் கலவையின் ஐசோடோபிக் கலவை (ஆர். பி.) மற்றும் சேர்க்கப்பட்ட செறிவூட்டப்பட்ட பகுப்பாய்வின் அளவு (என். பி.) பற்றிய அறிவு தேவைப்படுகிறது. ஐசோடோபிக் ரீதியாக செறிவூட்டப்பட்ட பொருட்கள் பொதுவாக சிறிய அளவிலான கேள்விக்குரிய தூய்மையில் கிடைப்பதால் இந்த இரண்டு மாறிகளையும் நிறுவுவது கடினம். இதன் விளைவாக, மாதிரியில் ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் செய்யப்படுவதற்கு முன்பு, செறிவூட்டப்பட்ட பகுப்பாய்வின் அளவு ஐசோடோப்பு நீர்த்தலைப் பயன்படுத்தி முன்கூட்டியே தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இந்த ஆயத்த படி தலைகீழ் ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் இது இயற்கையான ஐசோடோபிக்-கலவை பகுப்பாய்வின் தரநிலையை உள்ளடக்கியது (A * என குறிக்கப்படுகிறது). 1940 களில் முதன்முதலில் முன்மொழியப்பட்டு, 1950 களில் மேலும் உருவாக்கப்பட்டது, தலைகீழ் ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் ஒரு பெயரிடப்பட்ட பொருளை வகைப்படுத்துவதற்கான ஒரு பயனுள்ள வழிமுறையாக உள்ளது. செறிவூட்டப்பட்ட பகுப்பாய்வின் தலைகீழ் ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் பகுப்பாய்வுஃ பகுப்பாய்வின் ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் பகுப்பாய்வுஃ ஏ மற்றும் ஏ * இன் ஐசோடோபிக் கலவை ஒரே மாதிரியாக இருப்பதால், இந்த இரண்டு வெளிப்பாடுகளையும் இணைப்பது சேர்க்கப்பட்ட செறிவூட்டப்பட்ட தரத்தின் (என். பி) அளவை அளவிட வேண்டியதன் அவசியத்தை நீக்குகிறதுஃ ஏ + பி மற்றும் ஏ * + பி ஆகிய இரண்டு கலவைகளின் ஐசோடோபிக் கலவை ஒரே மாதிரியாக இருக்கும் வகையில் இரட்டை நீர்த்தல் முறையை வடிவமைக்க முடியும், அதாவது, ஆர்ஏபி = ஆர்ஏ * பி. துல்லியமாக பொருந்தக்கூடிய இரட்டை ஐசோடோப்பு நீர்த்தலின் இந்த நிலை மேற்கண்ட சமன்பாட்டை கணிசமாக எளிதாக்குகிறதுஃ மூன்று நீர்த்தல் முறை ஐசோடோபிக் செறிவூட்டப்பட்ட ஸ்பைக் மூலம் மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரை மாசுபடுத்துவதைத் தவிர்க்க, செறிவூட்டப்பட்ட ஸ்பைக் (பி) ஐ நேரடியாக அளவிடுவதற்குப் பதிலாக முதன்மை தரநிலை (ஏ *) மற்றும் ஸ்பைக் (பி) ஆகியவற்றின் கூடுதல் கலவையை அளவிட முடியும். இந்த அணுகுமுறை முதன்முதலில் 1970 களில் முன்வைக்கப்பட்டது மற்றும் 2002 இல் உருவாக்கப்பட்டது. அளவுத்திருத்த வளைவைப் பயன்படுத்தி கணக்கீடுகள் பல ஆய்வாளர்கள் ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் பகுப்பாய்விற்கு பகுப்பாய்வு சமன்பாடுகளைப் பயன்படுத்துவதில்லை. அதற்கு பதிலாக, அவை இயற்கையான முதன்மை தரநிலை (ஏ *) மற்றும் ஐசோடோபிக் செறிவூட்டப்பட்ட தரநிலை (ஸ்பைக், பி) ஆகியவற்றின் கலவைகளிலிருந்து ஒரு அளவுத்திருத்த வளைவை உருவாக்குவதை நம்பியுள்ளன. ஒவ்வொரு கலவையிலும் ஸ்பைக் கரைசலின் வெகுஜனத்திற்கு மாதிரி வெகுஜனத்தின் அறியப்பட்ட விகிதத்திற்கு எதிராக தயாரிக்கப்பட்ட கலவைகளில் அளவிடப்பட்ட ஐசோடோப்பு விகிதங்களை திட்டமிடுவதன் மூலம் அளவீட்டு வளைவுகள் பெறப்படுகின்றன. ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் அளவுத்திருத்தங்கள் சில நேரங்களில் நேரியல் அல்லாத உறவுகளைக் காட்டுகின்றன, மேலும் நடைமுறையில் பல்லுறுப்புக்கோவை பொருத்துதல் பெரும்பாலும் அத்தகைய வளைவுகளை அனுபவபூர்வமாக விவரிக்க செய்யப்படுகிறது. அளவுத்திருத்த அடுக்குகள் குறிப்பிடத்தக்க வகையில் நேரியல் அல்லாததாக இருக்கும்போது, ஒருவர் அனுபவ பல்லுறுப்புக்கோவை பொருத்துதலைத் தவிர்த்து, இரண்டு நேரியல் செயல்பாடுகளின் விகிதத்தைப் பயன்படுத்தலாம் (பேட் தோராயமாக அழைக்கப்படுகிறது) இது ஐசோடோப்பு நீர்த்தல் வளைவுகளின் வளைவை சரியாக விவரிக்கக் காட்டப்படுகிறது. மேலும் காண்க நிலையான சேர்க்கை உள் நிலையான வெகுஜன நிறமாலை குறி மற்றும் லிங்கன் குறியீட்டு குறிப்புகளை மீண்டும் கைப்பற்றுதல் மேலும் வாசிப்பு அறிவியல் முறை அறிவியல் நுட்பங்கள் ஆய்வக நுட்பங்கள்