Differential optical absorption spectroscopy
ماحولیاتی کیمسٹری میں، تفریقی نظری جذب سپیکٹروسکوپی (ڈی او اے ایس) کا استعمال ٹریس گیسوں کے ارتکاز کی پیمائش کے لیے کیا جاتا ہے۔ جب بنیادی نظری سپیکٹرومیٹر جیسے پریزم یا ڈفریکشن گریٹنگز اور خودکار، زمین پر مبنی مشاہداتی پلیٹ فارم کے ساتھ ملایا جاتا ہے، تو یہ ٹریس گیس پرجاتیوں جیسے اوزون اور نائٹروجن ڈائی آکسائیڈ کی پیمائش کے لیے ایک سستا اور طاقتور ذریعہ پیش کرتا ہے۔ عام سیٹ اپ عام طور پر 15 کلومیٹر تک کے لائٹ پاتھوں کے ساتھ 0.0001 کی نظری گہرائی کے مطابق پتہ لگانے کی حدود کی اجازت دیتے ہیں اور اس طرح کمزور جذب کاروں، جیسے پانی کے بخارات، نائٹروس ایسڈ، فارملڈیہائیڈ، ٹیٹرا آکسیجن، آیوڈین آکسائیڈ، برومین آکسائیڈ اور کلورین آکسائیڈ کا بھی پتہ لگانے کی اجازت دیتے ہیں۔ تھیوری ڈی او اے ایس آلات کو اکثر دو اہم گروپوں میں تقسیم کیا جاتا ہے: غیر فعال اور فعال۔ فعال ڈی او اے ایس سسٹم جیسے لانگ پاتھ (ایل پی)-سسٹم اور کیوٹی بہتر (سی ای) ڈی او اے ایس سسٹم کا اپنا روشنی کا ذریعہ ہے، جبکہ غیر فعال نظام سورج کو اپنے روشنی کے ذریعہ کے طور پر استعمال کرتے ہیں، مثال کے طور پر۔ میکس (کثیر محوری)-ڈی او اے ایس۔ اس کے علاوہ چاند کو رات کے وقت ڈی او اے ایس پیمائش کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، لیکن یہاں عام طور پر بکھرے ہوئے روشنی کی پیمائش کے بجائے براہ راست روشنی کی پیمائش کرنے کی ضرورت ہوتی ہے کیونکہ یہ میکس-ڈی او اے ایس جیسے غیر فعال ڈی او اے ایس نظاموں کا معاملہ ہے۔ تابکاری کی بیم کی شدت میں تبدیلی جب یہ کسی ایسے میڈیم سے گزرتی ہے جو خارج نہیں ہو رہا ہے تو بیئر کے قانون کے ذریعہ دی گئی ہے: جہاں I تابکاری کی شدت ہے، مادہ کی کثافت ہے، جذب اور بکھرے ہوئے کراس سیکشن ہے اور s راستہ ہے۔ سبسکرپٹ I مختلف انواع کی نشاندہی کرتا ہے، یہ فرض کرتے ہوئے کہ میڈیم متعدد مادوں پر مشتمل ہے۔ کئی آسانیاں کی جا سکتی ہیں۔ سب سے پہلے جذب کراس سیکشن کو یہ فرض کرتے ہوئے انٹیگرل سے باہر نکالنا ہے کہ یہ راستے کے ساتھ نمایاں طور پر تبدیل نہیں ہوتا ہے-یعنی۔ کہ یہ مستقل ہے۔ چونکہ ڈی او اے ایس طریقہ کل کالم کی کثافت کی پیمائش کے لیے استعمال ہوتا ہے، نہ کہ کثافت فی سیلف، دوسرا یہ ہے کہ انٹیگرل کو ایک واحد پیرامیٹر کے طور پر لیا جائے جسے ہم کالم کی کثافت کہتے ہیں: نئی، کافی حد تک آسان مساوات اب اس طرح نظر آتی ہے: اگر کافی ریزولوشن اور سپیکٹرم خصوصیات کے ساتھ کسی بھی سپیکٹرم کو دیکھتے ہوئے، تمام پرجاتیوں کو سادہ الجبرائی الٹ پلٹ کے ذریعے حل کیا جا سکتا تھا۔ فعال ڈی او اے ایس متغیرات خود لائٹ سورس کے سپیکٹرم کو حوالہ کے طور پر استعمال کر سکتے ہیں۔ بدقسمتی سے غیر فعال پیمائشوں کے لیے، جہاں ہم ماحول کے نچلے حصے سے ناپ رہے ہیں نہ کہ اوپر سے، ابتدائی شدت، I0 کا تعین کرنے کا کوئی طریقہ نہیں ہے۔ بلکہ، کیا کیا جاتا ہے کہ ماحول کے ذریعے مختلف راستوں کے ساتھ دو پیمائشوں کا تناسب لیا جائے اور اس طرح دونوں کالموں کے درمیان نظری گہرائی میں فرق کا تعین کیا جائے (متبادل شمسی اٹلس استعمال کیا جا سکتا ہے، لیکن اس سے فٹنگ کے عمل میں ایک اور اہم غلطی کا ذریعہ متعارف ہوتا ہے، آلہ خود کام کرتا ہے۔ اگر حوالہ سپیکٹرم خود بھی اسی سیٹ اپ کے ساتھ ریکارڈ کیا جاتا ہے، تو یہ اثرات بالآخر منسوخ ہو جائیں گے): ایک ماپا سپیکٹرم کا ایک اہم جزو اکثر بکھرے ہوئے اور تسلسل کے اجزاء کے ذریعہ دیا جاتا ہے جو طول موج کے حوالے سے ہموار تغیر رکھتے ہیں۔ چونکہ یہ زیادہ معلومات فراہم نہیں کرتے ہیں، اس لیے سپیکٹرم کو دو حصوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: سپیکٹرم کا تسلسل جزو کہاں ہے اور جو باقی ہے اور ہم اسے تفریق کراس سیکشن کہیں گے۔ لہذا: جہاں ہم تفریقی نظری گہرائی (ڈی او ڈی) کہتے ہیں۔ تسلسل کے اجزاء کو ہٹانے اور طول موج کے انحصار میں اضافہ ایک میٹرکس مساوات پیدا کرتا ہے جس کے ساتھ الٹا کرنا ہے: اس کا مطلب یہ ہے کہ الٹا کرنے سے پہلے، نظری گہرائی اور پرجاتیوں کے کراس سیکشن دونوں سے تسلسل کے اجزاء کو ہٹانا ضروری ہے۔ یہ ڈی او اے ایس طریقہ کار کی اہم "چال" ہے۔ عملی طور پر، یہ صرف ایک کثیر الجہتی کو سپیکٹرم میں فٹ کرکے اور پھر اسے گھٹا کر کیا جاتا ہے۔ ظاہر ہے، اس سے ناپی گئی نظری گہرائی اور تفریق کراس سیکشن کے ساتھ شمار کی جانے والی گہرائی کے درمیان قطعی مساوات پیدا نہیں ہوگی لیکن فرق عام طور پر چھوٹا ہوتا ہے۔ متبادل طور پر ایک عام طریقہ جو نظری کثافت سے براڈ بینڈ ڈھانچوں کو ہٹانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے وہ بائنومیل ہائی پاس فلٹر ہیں۔ نیز، جب تک کہ دونوں پیمائشوں کے درمیان راستے کے فرق کا سختی سے تعین نہیں کیا جا سکتا اور اس کے کچھ جسمانی معنی نہیں ہیں (جیسے کہ لانگ پاتھ-ڈی او اے ایس سسٹم کے لیے دوربین اور ریٹرو-ریفلیکٹر کا فاصلہ)، بازیافت شدہ مقداریں بے معنی ہوں گی۔ عام پیمائش کی جیومیٹری مندرجہ ذیل ہوگی: آلہ ہمیشہ سیدھا اوپر کی طرف اشارہ کرتا ہے۔ پیمائش دن کے دو مختلف اوقات میں کی جاتی ہے: ایک بار آسمان میں سورج کے ساتھ، اور ایک بار افق کے قریب۔ دونوں صورتوں میں روشنی ٹراپوسفیئر سے گزرنے سے پہلے آلہ میں بکھری ہوئی ہوتی ہے لیکن اسٹریٹوسفیئر کے ذریعے مختلف راستے اختیار کرتی ہے جیسا کہ شکل میں دکھایا گیا ہے۔ اس سے نمٹنے کے لیے، ہم ایئر ماس فیکٹر نامی ایک مقدار متعارف کراتے ہیں جو عمودی کالم کی کثافت (مشاہدہ سیدھے اوپر دیکھتے ہوئے کیا جاتا ہے، سورج کو مکمل زینیتھ پر رکھتے ہوئے) اور جھکا ہوا کالم کی کثافت (وہی مشاہداتی زاویہ، سورج کسی اور زاویہ پر) کے درمیان تناسب دیتا ہے: جہاں ایمفی پرجاتیوں i کا ایئر ماس عنصر ہے، عمودی کالم ہے اور زینیتھ زاویہ پر سورج کے ساتھ جھکا ہوا کالم ہے۔ ایئر ماس کے عوامل کا تعین تابکاری منتقلی کے حساب سے کیا جا سکتا ہے۔ کچھ الجبرا عمودی کالم کی کثافت کو ظاہر کرتا ہے جس کے ذریعہ دیا جانا ہے: جہاں پہلی پیمائش جیومیٹری پر زاویہ ہے اور دوسرے پر زاویہ ہے۔ نوٹ کریں کہ اس طریقہ کار کے ساتھ، مشترکہ راستے کے ساتھ کالم کو ہماری پیمائش سے گھٹا دیا جائے گا اور اسے بازیافت نہیں کیا جا سکتا۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ، اسٹریٹوسفیئر میں صرف کالم کی کثافت کو دوبارہ حاصل کیا جا سکتا ہے اور کالم کہاں سے شروع ہوتا ہے اس کا پتہ لگانے کے لیے دونوں پیمائشوں کے درمیان بکھرے ہوئے سب سے کم نقطہ کا تعین کرنا ضروری ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط آئی یو پی میں ڈی او اے ایس گروپ، بریمن ڈی او اے ایس اور آئی یو پی میں ماحولیاتی کیمسٹری گروپ، ہیڈلبرگ الٹا مسائل ریموٹ سینسنگ