Laser diffraction analysis
லேசர் டிஃப்ரக்ஷன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி என்றும் அழைக்கப்படும் லேசர் டிஃப்ரக்ஷன் அனாலிசிஸ், ஒரு துகள் வடிவியல் பரிமாணங்களை விரைவாக அளவிட நானோமீட்டர்கள் முதல் மில்லிமீட்டர்கள் வரையிலான எந்தப் பொருளையும் கடந்து செல்லும் லேசர் கற்றை டிஃப்ரக்ஷன் வடிவங்களைப் பயன்படுத்தும் ஒரு தொழில்நுட்பமாகும். இந்த துகள் அளவு பகுப்பாய்வு செயல்முறை அளவீட்டு ஓட்ட விகிதத்தை சார்ந்தது அல்ல, காலப்போக்கில் ஒரு மேற்பரப்பு வழியாக செல்லும் துகள்களின் அளவு. ஃப்ரான்ஹோஃபர் மற்றும் மை கோட்பாடு லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வு முதலில் ஃப்ரான்ஹோஃபர் விலகல் கோட்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இது ஒரு துகள் மூலம் சிதறடிக்கப்பட்ட ஒளியின் தீவிரம் துகள் அளவிற்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும் என்று கூறுகிறது. லேசர் கற்றை மற்றும் துகள் அளவின் கோணம் ஒரு நேர்மாறான விகிதாசார உறவைக் கொண்டுள்ளது, அங்கு துகள் அளவு குறைவதால் லேசர் கற்றை கோணம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் நேர்மாறாகவும் உள்ளது. 1990 களில் இருந்து ஃப்ரான்ஹோஃபர் கோட்பாட்டிற்கு மாற்றாக மை சிதறல் மாதிரி அல்லது மை கோட்பாடு பயன்படுத்தப்படுகிறது. வணிக லேசர் விவரக்குறிப்பு பகுப்பாய்வாளர்கள் தரவு பகுப்பாய்விற்கு ஃப்ரான்ஹோஃபர் அல்லது மை கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்துவதற்கான விருப்பத்தை பயனருக்கு விட்டு விடுகிறார்கள், எனவே இரண்டு மாதிரிகளின் பலம் மற்றும் வரம்புகளைப் புரிந்துகொள்வதன் முக்கியத்துவம். ஃப்ரான்ஹோஃபர் கோட்பாடு துகள்களின் விளிம்பில் நிகழும் விலகல் நிகழ்வுகளை மட்டுமே கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கிறது. அதன் முக்கிய நன்மை என்னவென்றால், துகள் பொருளின் ஒளியியல் பண்புகள் (சிக்கலான ஒளிவிலகல் குறியீடு) பற்றிய எந்த அறிவும் இதற்குத் தேவையில்லை. எனவே இது பொதுவாக அறியப்படாத ஒளியியல் பண்புகளின் மாதிரிகள் அல்லது வெவ்வேறு பொருட்களின் கலவைகளுக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. அறியப்பட்ட ஒளியியல் பண்புகளின் மாதிரிகளுக்கு, ஃப்ரான்ஹோஃபர் கோட்பாடு ஒளி மூலத்தின் அலைநீளத்தை விட குறைந்தது 10 மடங்கு பெரிய விட்டம் கொண்ட துகள்கள் மற்றும்/அல்லது ஒளிபுகா துகள்களுக்கு மட்டுமே பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். மி கோட்பாடு கோளத் துகள்களில் மின்காந்த அலைகளின் சிதறலை அளவிடுவதை அடிப்படையாகக் கொண்டது. எனவே, இது துகள் விளிம்பில் உள்ள விலகல் மட்டுமல்லாமல், துகள் மற்றும் அதன் மேற்பரப்பில் உள்ள ஒளிவிலகல், பிரதிபலிப்பு மற்றும் உறிஞ்சுதல் நிகழ்வுகளையும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கிறது. எனவே, ஒளி மூலத்தின் அலைநீளத்தை விட கணிசமாக பெரியதாக இல்லாத துகள்களுக்கும், வெளிப்படையான துகள்களுக்கும் ஃப்ரான்ஹோஃபர் கோட்பாட்டை விட இந்தக் கோட்பாடு மிகவும் பொருத்தமானது. மாதிரியின் முக்கிய வரம்பு என்னவென்றால், துகள் பொருளின் சிக்கலான ஒளிவிலகல் குறியீட்டை (உறிஞ்சுதல் குணகம் உட்பட) துல்லியமான அறிவு தேவைப்படுகிறது. மை கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி லேசர் விலகல் குறைந்த கோட்பாட்டு கண்டறிதல் வரம்பு, பொதுவாக 10 என்எம் என்று கருதப்படுகிறது. ஒளியியல் அமைப்பு லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வு பொதுவாக சிவப்பு ஹீ-நீ லேசர் அல்லது லேசர் டையோடு, உயர் மின்னழுத்த மின் வழங்கல் மற்றும் கட்டமைப்பு பேக்கேஜிங் மூலம் நிறைவேற்றப்படுகிறது. மாற்றாக, நீல லேசர் டையோட்கள் அல்லது குறுகிய அலைநீளம் கொண்ட எல். ஈ. டி பயன்படுத்தப்படலாம். ஒளி மூலமானது கண்டறிதல் வரம்புகளை பாதிக்கிறது, குறுகிய அலைநீளங்களின் லேசர்கள் சப்மைக்ரான் துகள்களைக் கண்டறிய மிகவும் பொருத்தமானவை. லேசரால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஒளி ஆற்றலின் கோணம் ஒரு ஒளி கற்றை சிதறடிக்கப்பட்ட துகள்களின் ஓட்டம் வழியாக சென்று பின்னர் ஒரு சென்சார் மீது செல்வதன் மூலம் கண்டறியப்படுகிறது. பகுப்பாய்வு செய்யப்படும் பொருளுக்கும் கண்டறிதலின் மையப்புள்ளிக்கும் இடையில் ஒரு லென்ஸ் வைக்கப்படுகிறது, இதனால் சுற்றியுள்ள லேசர் விலகல் மட்டுமே தோன்றும். லேசர் பகுப்பாய்வு செய்யக்கூடிய அளவுகள் லென்ஸின் குவிய நீளம், லென்ஸிலிருந்து அதன் மையப்புள்ளிக்கு உள்ள தூரம் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது. குவிய நீளம் அதிகரிக்கும் போது, லேசர் கண்டறியக்கூடிய பரப்பளவு அதிகரிக்கிறது, இது ஒரு விகிதாசார உறவைக் காட்டுகிறது. வேறுபட்ட ஒளியை சேகரிக்க பல ஒளி கண்டறிதல்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவை லேசர் கற்றைக்கு தொடர்புடைய நிலையான கோணங்களில் வைக்கப்படுகின்றன. அதிகமான கண்டறிதல் கூறுகள் உணர்திறன் மற்றும் அளவு வரம்புகளை விரிவுபடுத்துகின்றன. உற்பத்தி செய்யப்படும் ஒளி ஆற்றல் மற்றும் அதன் அமைப்பில் இருந்து பொருளின் துகள் அளவுகளைக் கண்டறிய ஒரு கணினியைப் பயன்படுத்தலாம், இது துகள் அதிர்வெண்கள் மற்றும் அலைநீளங்களில் சேகரிக்கப்பட்ட தரவுகளிலிருந்து கணினி பெறுகிறது. நடைமுறையில், லேசர் விலகல் கருவிகள் திரவ சஸ்பென்ஷனில் உள்ள துகள்களை அளவிட முடியும், ஒரு கேரியர் கரைப்பானைப் பயன்படுத்தி, அல்லது உலர்ந்த பொடிகளாக, சுருக்கப்பட்ட காற்று அல்லது வெறுமனே ஈர்ப்பு விசையைப் பயன்படுத்தி துகள்களை அணிதிரட்டலாம். ஸ்ப்ரேக்கள் மற்றும் ஏரோசோல்களுக்கு பொதுவாக ஒரு குறிப்பிட்ட அமைப்பு தேவைப்படுகிறது. முடிவுகள் தொகுதி-எடையுள்ள துகள் அளவு விநியோகம் ஏனெனில் டிடெக்டர் வரிசையால் பதிவு செய்யப்பட்ட ஒளி ஆற்றல் துகள்களின் தொகுதிக்கு விகிதாசாரமாக இருப்பதால், லேசர் விலகல் முடிவுகள் உள்ளார்ந்த அளவு-எடை கொண்டவை. இதன் பொருள் என்னவென்றால், துகள் அளவு விநியோகம் வெவ்வேறு அளவு வகுப்புகளில் துகள் பொருளின் அளவைக் குறிக்கிறது. இது வெவ்வேறு அளவு வகுப்புகளில் உள்ள துகள்களின் எண்ணிக்கையைப் புகாரளிக்கும் நுண்ணோக்கி அல்லது டைனமிக் பட பகுப்பாய்வு போன்ற எண்ணும் அடிப்படையிலான ஒளியியல் முறைகளுக்கு மாறாக உள்ளது. விலக்கப்பட்ட ஒளி துகள் தொகுதிக்கு விகிதாசாரமாக இருப்பதைக் குறிக்கிறது, மேலும் முடிவுகள் துகள் கோளத்தன்மையைக் கருதுகின்றன, அதாவது. துகள் அளவு விளைவாக ஒரு சமமான கோள விட்டம் என்று. எனவே துகள் வடிவத்தை நுட்பத்தால் தீர்மானிக்க முடியாது. லேசர் விலகல் முடிவுகளின் முக்கிய வரைகலை பிரதிநிதித்துவம் தொகுதி-எடையுள்ள துகள் அளவு விநியோகமாகும், இது அடர்த்தி விநியோகமாக குறிப்பிடப்படுகிறது (இது வெவ்வேறு முறைகளை எடுத்துக்காட்டுகிறது) அல்லது ஒட்டுமொத்த அளவு குறைப்பு விநியோகமாக குறிப்பிடப்படுகிறது. எண் முடிவுகள் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் எண் லேசர் விலகல் முடிவுகள்ஃ சராசரி தொகுதி-எடையுள்ள விட்டம், அல்லது D50. ஒட்டுமொத்த வளைவிலிருந்து பெறப்பட்ட இது, தரவுகளின் மேல் 50 சதவீதத்தை கீழ் 50 சதவீதத்திலிருந்து பிரிக்கும் துகள் விட்டத்தைக் குறிக்கிறது. D10 மற்றும் D90 மதிப்புகளும் ஒட்டுமொத்த வளைவிலிருந்து பெறப்படுகின்றன. சராசரி அளவு-எடையுள்ள விட்டம், டி [4,3] அல்லது டி ப்ரூக்கரே சராசரி விட்டம் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. துகள் அளவு விநியோகத்தின் அகலத்தின் அளவீட்டைக் கொடுக்கும் ஸ்பான், ஸ்பான் = [D90-D10]/D50 என கணக்கிடப்படுகிறது. லேசர் விலகல் அளவீடுகளின் துல்லியம் மற்றும் துல்லியத்திற்கான முடிவு தரம் மற்றும் கருவி சரிபார்ப்பு ஒத்திசைக்கப்பட்ட தரநிலைகள் ஐ. எஸ். ஓ, நிலையான ஐ. எஸ். ஓ <ஐ. டி 1> மற்றும் யுனைடெட் ஸ்டேட்ஸ் பார்மகோபியா, அத்தியாயம் யு. எஸ். பி <429> ஆகிய இரண்டிலும் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன. பயன்பாடுகள் லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வு போன்ற சூழ்நிலைகளில் துகள் அளவிலான பொருட்களை அளவிட பயன்படுத்தப்படுகிறதுஃ மண் அமைப்பு மற்றும் களிமண் மற்றும் மண் போன்ற வண்டல்களின் பரவலைக் கவனிப்பது, வண்டல் மண் மற்றும் களிமண்ணின் பெரிய மாதிரிகளின் அளவுகளுக்கு முக்கியத்துவம் அளிக்கிறது. முகத்துவாரங்களில் உள்ள துகள்களின் சூழ்நிலை அளவீடுகளில் தீர்மானித்தல். இயற்கையான அல்லது மாசுபடுத்தும் இரசாயன இனங்கள் எளிதில் சுற்றிவர அனுமதிப்பதால் முகத்துவாரங்களில் உள்ள துகள்கள் முக்கியமானவை. முகத்துவாரங்களில் உள்ள துகள்களின் அளவு, அடர்த்தி மற்றும் நிலைத்தன்மை ஆகியவை அவற்றின் போக்குவரத்துக்கு முக்கியமானவை. இந்த கூற்றை ஆதரிக்க துகள் அளவு விநியோகங்களை ஒப்பிடுவதற்கும், வெவ்வேறு துகள்கள் காரணமாக ஏற்படும் முகத்துவாரங்களில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் சுழற்சிகளைக் கண்டறிவதற்கும் லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வு இங்கே பயன்படுத்தப்படுகிறது. மண் மற்றும் ஈரமாக இருக்கும்போது அதன் நிலைத்தன்மை. செராடோ சவன்னா பிராந்தியத்தில் மண்ணின் இரண்டு வெவ்வேறு நிலைகளான மண் திரட்டல் (ஈரமான களிமண்ணால் ஒன்றாகப் பிடிக்கப்பட்ட கொத்துக்கள்) மற்றும் களிமண் சிதறல் (ஈரமான மண்ணில் களிமண் பிரிதல்) ஆகியவற்றின் நிலைத்தன்மை, உழவு ஒரு விளைவைக் கொண்டிருந்ததா என்பதைத் தீர்மானிக்க லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வுடன் ஒப்பிடப்பட்டது. உழுவதற்கு முன்னும் பின்னும் வெவ்வேறு கால இடைவெளிகளில் அளவீடுகள் செய்யப்பட்டன. மண் திரட்டப்பட்டபோது களிமண் சிதறல் உழுவதன் மூலம் பாதிக்கப்படவில்லை என்று தெரியவந்தது. வெட்டு கீழ் எரித்ரோசைட் சிதைவு. தொட்டி நடைபயிற்சி எனப்படும் ஒரு சிறப்பு நிகழ்வின் காரணமாக, எரித்ரோசைட்டின் (சிவப்பு இரத்த செல், ஆர். பி. சி) சவ்வு வெட்டு விசை மற்றும் உயிரணுவின் சைட்டோபிளாஸத்துடன் ஒப்பிடுகையில் சுழல்கிறது, இதனால் ஆர். பி. சி கள் தங்களைத் தாங்களே நோக்குகின்றன. நோக்குநிலை மற்றும் நீட்டிக்கப்பட்ட சிவப்பு இரத்த அணுக்கள் ஒவ்வொரு திசையிலும் வெளிப்படையான துகள் அளவைக் குறிக்கும் ஒரு விலகல் வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளன, இதனால் எரித்ரோசைட் சிதைவு மற்றும் உயிரணுக்களின் நோக்குநிலையை அளவிட முடியும். ஒரு எக்டாசைட்டோமீட்டரில் எரித்ரோசைட் சிதைவு மாறிவரும் ஆஸ்மோடிக் அழுத்தம் அல்லது ஆக்ஸிஜன் பதற்றத்தின் கீழ் அளவிடப்படலாம், மேலும் இது பிறவி ஹீமோலிடிக் அனீமியாக்களைக் கண்டறிவதற்கும் பின்தொடர்வதற்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வு துகள்களை அளவிடுவதற்கான ஒரே வழி அல்ல என்பதால், இது தானிய அளவு பகுப்பாய்விற்கான பாரம்பரிய நுட்பமான சல்லடை-குழாய் முறையுடன் ஒப்பிடப்படுகிறது. ஒப்பிடும்போது, லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வு விரைவான கணக்கீடுகளைச் செய்தது என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன, அவை ஒரு முறை பகுப்பாய்விற்குப் பிறகு மீண்டும் உருவாக்க எளிதானது, பெரிய மாதிரி அளவுகள் தேவையில்லை, மேலும் அதிக அளவு தரவை உற்பத்தி செய்தன. தரவு டிஜிட்டல் மேற்பரப்பில் இருப்பதால் முடிவுகளை எளிதில் கையாள முடியும். சல்லடை-பைப்பட் முறை மற்றும் லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வு ஆகிய இரண்டும் சிறிய பொருட்களை பகுப்பாய்வு செய்ய முடியும், ஆனால் லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வு அதன் துகள் அளவீட்டு முறையை விட சிறந்த துல்லியத்தைக் கொண்டுள்ளது. விமர்சனம் லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வு பின்வரும் பகுதிகளில் செல்லுபடியாகும் வகையில் கேள்வி எழுப்பப்பட்டுள்ளதுஃ சீரற்ற உள்ளமைவுகள் மற்றும் தொகுதி மதிப்புகளைக் கொண்ட துகள்கள் உள்ளிட்ட அனுமானங்கள். சில சிதறல் அலகுகளில், துகள்கள் ஒரு கொந்தளிப்பான ஓட்டத்தைக் கொண்டிருப்பதை விட தங்களை ஒன்றாக சீரமைப்பதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளன, இதனால் அவை ஒரு ஒழுங்கான திசையில் தங்களை வழிநடத்துகின்றன. லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வில் பயன்படுத்தப்படும் வழிமுறைகள் முழுமையாக சரிபார்க்கப்படவில்லை. தவறாகத் தோன்றும் தரவைத் தவிர்க்கும் முயற்சியாக பயனர்களால் சேகரிக்கப்பட்ட தரவு பொருத்தம் அனுமானங்களைக் கொண்டிருக்க வெவ்வேறு வழிமுறைகள் சில நேரங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பொருட்களின் கூர்மையான விளிம்புகள் காரணமாக அளவீட்டு பிழைகள். லேசர் விலகல் பகுப்பாய்வு கூர்மையான விளிம்புகளில் கற்பனை துகள்களைக் கண்டறியும் வாய்ப்பைக் கொண்டுள்ளது, ஏனெனில் லேசர்கள் அவற்றின் மீது பெரிய கோணங்களை உருவாக்குகின்றன. ஒளியியல் இமேஜிங்கின் தரவு சேகரிப்புடன் ஒப்பிடும்போது, மற்றொரு துகள்-அளவு நுட்பம், கோளமற்ற துகள்களுக்கு இரண்டிற்கும் இடையிலான தொடர்பு மோசமாக இருந்தது. அடிப்படை ஃப்ரான்ஹோஃபர் மற்றும் மை கோட்பாடுகள் கோளத் துகள்களை மட்டுமே உள்ளடக்கியது என்பதே இதற்குக் காரணம். கோளமற்ற துகள்கள் அதிக பரவலான சிதறல் வடிவங்களை ஏற்படுத்துகின்றன, மேலும் அவற்றை விளக்குவது மிகவும் கடினம். சில உற்பத்தியாளர்கள் தங்கள் மென்பொருளில் வழிமுறைகளைச் சேர்த்துள்ளனர், இது கோளமற்ற துகள்களுக்கு ஓரளவு ஈடுசெய்ய முடியும். டிஃப்ரக்ஷன் டோமோகிராஃபி லேசர் கட்டுரைகளின் பட்டியல் துகள் அளவு விநியோகம் குறிப்புகள் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி