Isotope dilution
آاسوٹوپ ڈائلیوشن تجزیہ کیمیائی مادوں کی مقدار کا تعین کرنے کا ایک طریقہ ہے۔ اس کے سب سے آسان تصور میں، آئسوٹوپ ڈائلیوشن کا طریقہ تجزیہ شدہ نمونے میں آئسوٹوپک طور پر افزودہ مادے کی معلوم مقدار کے اضافے پر مشتمل ہوتا ہے۔ آئسوٹوپک معیار کو نمونے کے ساتھ ملانے سے معیاری آئسوٹوپک افزودگی مؤثر طریقے سے "کمزور" ہو جاتی ہے اور یہ آئسوٹوپ ڈائلیوشن طریقہ کار کی بنیاد بناتا ہے۔ آئسوٹوپ ڈائلیوشن کو اندرونی معیاری کاری کے ایک طریقہ کے طور پر درجہ بند کیا گیا ہے، کیونکہ معیاری (تجزیہ کی آئسوٹوپک طور پر افزودہ شکل) کو براہ راست نمونے میں شامل کیا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، روایتی تجزیاتی طریقوں کے برعکس جو سگنل کی شدت پر انحصار کرتے ہیں، آئسوٹوپ ڈائلیوشن سگنل کے تناسب کو استعمال کرتا ہے۔ ان دونوں فوائد کی وجہ سے، آئسوٹوپ ڈائلیوشن کے طریقہ کار کو کیمسٹری کی پیمائش کے طریقوں میں سب سے زیادہ میٹرولوجیکل حیثیت سے شمار کیا جاتا ہے۔ آاسوٹوپس ایک مخصوص کیمیائی عنصر کی مختلف قسمیں ہیں جو نیوٹران نمبر میں مختلف ہوتی ہیں۔ کسی دیئے گئے عنصر کے تمام آاسوٹوپس میں ہر ایٹم میں پروٹون کی تعداد یکساں ہوتی ہے۔ آاسوٹوپ کی اصطلاح یونانی جڑوں آئسوس ("مساوی") اور ٹوپوس ("جگہ") سے بنی ہے، جس کا مطلب ہے "ایک ہی جگہ" ؛ اس طرح، نام کے پیچھے معنی یہ ہے کہ ایک عنصر کے مختلف آاسوٹوپ پیریڈک ٹیبل پر ایک ہی پوزیشن پر قابض ہیں۔ ابتدائی تاریخ ریڈیوٹریسر طریقہ کار کا تجزیاتی اطلاق آاسوٹوپ ڈائلیوشن کا پیش خیمہ ہے۔ یہ طریقہ 20 ویں صدی کے اوائل میں جارج ڈی ہیوسی نے تیار کیا تھا جس کے لیے انہیں 1943 میں کیمسٹری کا نوبل انعام دیا گیا تھا۔ ریڈیوٹریسر طریقہ کار کی شکل میں آاسوٹوپ ڈائلیوشن کا ابتدائی اطلاق 1913 میں جارج ڈی ہیوسی اور فریڈرک ایڈولف پینتھ کے ذریعہ لیڈ سلفایڈ اور لیڈ کرومیٹ کی گھلنشیلتا کا تعین تھا۔ 1930 کی دہائی میں، امریکی بائیو کیمسٹ ڈیوڈ رٹن برگ نے بائیو کیمسٹری میں آئسوٹوپ ڈائلیوشن کے استعمال کا آغاز کیا جس سے سیل میٹابولزم کا تفصیلی مطالعہ ممکن ہوا۔ ٹیوٹوریل مثال آئسوٹوپ ڈائلیوشن نشان اور دوبارہ حاصل کرنے کے طریقہ کار سے مشابہت رکھتا ہے، جو عام طور پر آبادی کے سائز کا اندازہ لگانے کے لیے ماحولیات میں استعمال ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، کسی جھیل میں مچھلیوں کی تعداد (این اے) کے تعین پر غور کریں۔ اس مثال کے مقصد کے لیے، فرض کریں کہ جھیل کی تمام مقامی مچھلیاں نیلی ہیں۔ جھیل کے اپنے پہلے دورے پر، ایک ماہر ماحولیات پانچ پیلے رنگ کی مچھلیاں (این بی = 5) شامل کرتا ہے۔ ان کے دوسرے دورے پر، ماہر ماحولیات نمونے لینے کے منصوبے کے مطابق متعدد مچھلیوں کو پکڑتا ہے اور مشاہدہ کرتا ہے کہ نیلے سے پیلے رنگ کا تناسب (یعنی۔ مقامی سے نشان زد) مچھلی 10:1 ہے۔ جھیل کی مقامی مچھلیوں کی تعداد کا حساب درج ذیل مساوات کا استعمال کرتے ہوئے کیا جا سکتا ہے: یہ آاسوٹوپ ڈائلیوشن کا ایک آسان نظریہ ہے لیکن یہ طریقہ کار کی نمایاں خصوصیات کی وضاحت کرتا ہے۔ ایک زیادہ پیچیدہ صورتحال اس وقت پیدا ہوتی ہے جب نشان زدہ اور غیر نشان زدہ مچھلیوں کے درمیان فرق مبہم ہو جاتا ہے۔ یہ ہو سکتا ہے، مثال کے طور پر، جب جھیل میں پہلے سے ہی پچھلے فیلڈ تجربات سے نشان زد مچھلیوں کی ایک چھوٹی سی تعداد موجود ہو ؛ اور اس کے برعکس، جہاں نشان زدہ مچھلی کی مقدار میں غیر نشان زدہ مچھلیوں کی ایک چھوٹی سی تعداد شامل ہوتی ہے۔ لیبارٹری کی ترتیب میں، ایک نامعلوم ("جھیل") میں ایک مرکب کی مقدار ہو سکتی ہے جو قدرتی طور پر بڑے ("نیلے") اور چھوٹے ("پیلے") آاسوٹوپک شکلوں میں موجود ہوتی ہے۔ ایک معیار جو معمولی آاسوٹوپک شکل میں افزودہ ہوتا ہے پھر نامعلوم میں شامل کیا جا سکتا ہے، جس کا بعد میں تجزیہ کیا جا سکتا ہے۔ مچھلی کی مشابہت کو مدنظر رکھتے ہوئے، مندرجہ ذیل اظہار کو استعمال کیا جا سکتا ہے: جہاں، جیسا کہ اوپر اشارہ کیا گیا ہے، این اے اور این بی بالترتیب جھیل میں مچھلیوں کی تعداد اور جھیل میں شامل مچھلیوں کی تعداد کی نمائندگی کرتے ہیں۔ آر اے نشان زدہ مچھلی کے اضافے سے پہلے جھیل میں مقامی سے نشان زدہ مچھلی کا تناسب ہے۔ آر بی جھیل میں نشان زد مچھلی کی مقدار میں مقامی سے نشان زدہ مچھلی کا تناسب ہے۔ آخر کار، آر اے بی دوسرے دورے کے دوران پکڑی گئی مقامی سے نشان زدہ مچھلی کا تناسب ہے۔ ایپلی کیشنز آئسوٹوپ ڈائلیوشن تقریبا خصوصی طور پر ماس سپیکٹرومیٹری کے ساتھ ان ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے جہاں اعلی درستگی کا مطالبہ کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، تمام نیشنل میٹرولوجی انسٹی ٹیوٹ تصدیق شدہ حوالہ مواد تیار کرتے وقت آئسوٹوپ ڈائلیوشن پر نمایاں طور پر انحصار کرتے ہیں۔ اعلی صحت سے متعلق تجزیہ کے علاوہ، جب تجزیہ کار کی کم بازیابی کا سامنا کرنا پڑتا ہے تو آئسوٹوپ ڈائلیوشن کا اطلاق ہوتا ہے۔ مستحکم آاسوٹوپس کے استعمال کے علاوہ، تابکار آاسوٹوپس کو آاسوٹوپ ڈائلیوشن میں استعمال کیا جا سکتا ہے جس کا سامنا اکثر بائیو میڈیکل ایپلی کیشنز میں ہوتا ہے، مثال کے طور پر، خون کے حجم کا اندازہ لگانے میں۔ سنگل ڈائلیوشن کا طریقہ ایک قدرتی اینالیٹ پر غور کریں جو آئسوٹوپ آئی اے (جسے اے کے طور پر ظاہر کیا گیا ہے) سے بھرپور ہو، اور وہی اینالیٹ، جو آئسوٹوپ جے اے (جسے بی کے طور پر ظاہر کیا گیا ہے) میں افزودہ ہو۔ پھر، حاصل شدہ مرکب کا تجزیہ اینالیٹ، آر اے بی = این (آئی اے) اے بی/این (جے اے) اے بی کی آاسوٹوپک ساخت کے لیے کیا جاتا ہے۔ اگر آاسوٹوپک طور پر افزودہ مادہ (این بی) کی مقدار معلوم ہو تو نمونے (این اے) میں موجود مادہ کی مقدار حاصل کی جا سکتی ہے: یہاں، آر اے قدرتی تجزیہ کا آاسوٹوپ مقدار کا تناسب ہے، آر اے = این (آئی اے) اے/این (جے اے) اے، آر بی آاسوٹوپک طور پر افزودہ تجزیہ کا آاسوٹوپ رقم کا تناسب ہے، آر بی = این (آئی اے) بی/این (جے اے) بی، آر اے بی نتیجے میں مرکب کا آاسوٹوپ رقم کا تناسب ہے، ایکس (جے اے) اے قدرتی تجزیہ میں معمولی آاسوٹوپ کی آاسوٹوپک کثرت ہے، اور ایکس (جے اے) بی بڑے آاسوٹوپ کی آاسوٹوپک کثرت ہے۔ صرف دو مستحکم آاسوٹوپ والے عناصر کے لیے، جیسے بوران، کلورین، یا سلور، مندرجہ بالا واحد ڈائلیوشن مساوات مندرجہ ذیل کو آسان بناتی ہے: ایک عام گیس کرومیٹوگرافی تجزیہ میں، آاسوٹوپک ڈائلیوشن پیمائش کے نتائج کی غیر یقینی صورتحال کو 5 ٪ سے 1 ٪ تک کم کر سکتا ہے۔ اسے ماس سپیکٹرومیٹری میں بھی استعمال کیا جا سکتا ہے (جسے عام طور پر آئسوٹوپک ڈائلیوشن ماس سپیکٹرومیٹری یا آئی ڈی ایم ایس کہا جاتا ہے)، جس میں آئسوٹوپک تناسب کا تعین عام طور پر 0.25% سے بہتر درستگی کے ساتھ کیا جا سکتا ہے۔ مرکب کی زیادہ سے زیادہ ساخت آسان طریقے سے پیمائش کے نتائج کی غیر یقینی صورتحال کا تعین بڑی حد تک آر اے بی کی پیمائش سے ہوتا ہے: یہاں سے ہم این اے، یو آر (این اے) = یو (این اے)/این اے کی نسبتا غیر یقینی صورتحال حاصل کرتے ہیں: این اے کی سب سے کم رشتہ دار غیر یقینی صورتحال اس حالت سے مطابقت رکھتی ہے جب آر اے بی کے حوالے سے پہلا مشتق صفر کے برابر ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، ماس سپیکٹرومیٹری میں یہ عام بات ہے کہ یو (آر اے بی)/آر اے بی مستقل ہے اور اس لیے ہم یو (آر اے بی) کو آر اے بی سے تبدیل کر سکتے ہیں۔ اس مساوات کو حل کرنے سے مرکب اے بی کی زیادہ سے زیادہ ساخت کی طرف جاتا ہے، یعنی معیاری (اے) اور اسپائیک (بی) کی آاسوٹوپک ترکیبوں کے درمیان ہندسی اوسط: یہ آسان مساوات سب سے پہلے ڈی بیوری اور ڈیبس نے عددی طور پر اور بعد میں کوموری اور دیگر نے تجویز کی تھی۔ اور تجزیاتی طور پر ریپ اور قیصر کی طرف سے۔ یہ نوٹ کیا گیا ہے کہ یہ سادہ اظہار صرف ایک عمومی تخمینہ ہے اور یہ مثال کے طور پر، پوئسون کے اعداد و شمار کی موجودگی میں یا مضبوط آاسوٹوپ سگنل تناسب ارتباط کی موجودگی میں نہیں ہے۔ ڈبل ڈائلیوشن کا طریقہ سنگل ڈائلیوشن کے طریقہ کار کے لیے آئسوٹوپک طور پر افزودہ تجزیہ (آر بی) کی آئسوٹوپک ساخت اور افزودہ تجزیہ (این بی) کی مقدار کے علم کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان دونوں متغیرات کو قائم کرنا مشکل ہے کیونکہ آئسوٹوپک طور پر افزودہ مادے عام طور پر قابل اعتراض پاکیزگی کی کم مقدار میں دستیاب ہوتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، نمونے پر آئسوٹوپ ڈائلیوشن کرنے سے پہلے، افزودہ اینالیٹ کی مقدار کا پتہ آئسوٹوپ ڈائلیوشن کا استعمال کرتے ہوئے پہلے سے لگایا جاتا ہے۔ اس تیاری کے مرحلے کو ریورس آئسوٹوپ ڈائلیوشن کہا جاتا ہے اور اس میں قدرتی آئسوٹوپک کمپوزیشن اینالیٹ (جسے A * کہا جاتا ہے) کا ایک معیار شامل ہوتا ہے۔ سب سے پہلے 1940 کی دہائی میں تجویز کیا گیا اور 1950 کی دہائی میں مزید تیار کیا گیا، ریورس آاسوٹوپ ڈائلیوشن لیبل والے مواد کی خصوصیت کا ایک موثر ذریعہ ہے۔ افزودہ تجزیہ کار کا الٹا آاسوٹوپ ڈائلیوشن تجزیہ: تجزیہ کار کا آاسوٹوپ ڈائلیوشن تجزیہ: چونکہ اے اور اے * کی آاسوٹوپک ساخت ایک جیسی ہے، اس لیے ان دونوں تاثرات کو یکجا کرنے سے اضافی افزودہ معیار (این بی) کی مقدار کی پیمائش کرنے کی ضرورت ختم ہو جاتی ہے: ڈبل ڈائلیوشن طریقہ اس طرح ڈیزائن کیا جا سکتا ہے کہ دو مرکب، اے + بی اور اے * + بی کی آاسوٹوپک ساخت ایک جیسی ہو، یعنی آر اے بی = آر اے * بی۔ عین مطابق مماثل ڈبل آاسوٹوپ ڈائلیوشن کی یہ حالت مندرجہ بالا مساوات کو نمایاں طور پر آسان بناتی ہے: ٹرپل ڈائلیوشن طریقہ آاسوٹوپک طور پر افزودہ اسپائک کے ساتھ ماس سپیکٹرومیٹر کی آلودگی سے بچنے کے لیے، افزودہ اسپائک (بی) کی براہ راست پیمائش کرنے کے بجائے پرائمری اسٹینڈرڈ (اے *) اور اسپائک (بی) کا ایک اضافی مرکب ماپا جا سکتا ہے۔ یہ نقطہ نظر پہلی بار 1970 کی دہائی میں پیش کیا گیا تھا اور 2002 میں تیار کیا گیا تھا۔ انشانکن وکر کا استعمال کرتے ہوئے حسابات بہت سے تجزیہ کار آاسوٹوپ ڈائلیوشن تجزیہ کے لیے تجزیاتی مساوات کو استعمال نہیں کرتے ہیں۔ اس کے بجائے، وہ قدرتی بنیادی معیار (A *) اور آئسوٹوپک طور پر افزودہ معیار (اسپائیک، B) کے مرکب سے انشانکن منحنی خطوط کی تعمیر پر انحصار کرتے ہیں۔ پیمائش کے منحنی خطوط تیار شدہ مرکب میں ماپا ہوا آاسوٹوپ تناسب کو نمونے کے بڑے پیمانے کے معلوم تناسب اور ہر مرکب میں اسپائیک حل کے بڑے پیمانے کے خلاف پلاٹ کرکے حاصل کیے جاتے ہیں۔ آئسوٹوپ ڈائلیوشن کیلیبریشن پلاٹ بعض اوقات غیر لکیری تعلقات کو ظاہر کرتے ہیں اور عملی طور پر کثیر الجہتی فٹنگ اکثر اس طرح کے منحنی خطوط کو تجرباتی طور پر بیان کرنے کے لیے کی جاتی ہے۔ جب انشانکن کے پلاٹ واضح طور پر غیر لکیری ہوتے ہیں، تو کوئی تجرباتی کثیر الجہتی فٹنگ کو بائی پاس کر سکتا ہے اور دو لکیری افعال کے تناسب کو استعمال کر سکتا ہے (جسے پیڈ لگ بھگ کہا جاتا ہے) جو آئسوٹوپ ڈائلیوشن منحنی خطوط کی منحنیت کو بالکل بیان کرتا ہے۔ یہ بھی دیکھیں کہ معیاری اضافہ اندرونی معیاری ماس سپیکٹرومیٹری مارک اور لنکن انڈیکس حوالہ جات کو دوبارہ حاصل کریں مزید پڑھنے کا سائنسی طریقہ سائنسی تکنیک لیبارٹری تکنیک