ফটোমিটার

ফটোমিটার হচ্ছে তড়িৎচৌম্বকীয় বিকিরণের শক্তি পরিমাপের যন্ত্র, যা অতিবেগুনি রশ্মি হতে অবলোহিত রশ্মি এবং দৃশ্যমান বর্ণালী পর্যন্ত পরিমাপ করতে পারে। অধিকাংশ ফটোমিটার ফটোরেজিস্টর,ফটোডায়োড কিংবা ফটোমাল্টিপ্লায়ারের মাধ্যমে, আলোকে বৈদ্যুতিক প্রবাহে রুপান্তর করে। ফটোমিটার পরিমাপ করে: আলোকসজ্জা দেদীপ্যমানতা দীপ্তি শোষণ আলোক বিভাজন আলোর প্রতিফলন প্রতিপ্রভা অনুপ্রভা আলোক বিকিরণ আলোক সংবেদনশীল উপাদান প্রস্তুত হওয়ার পূর্বে আলোকমিতি চোখের অনুমান দ্বারা ধারণা করা হতো। কোনো উৎসের আপেক্ষিক আলোক ফ্লাক্স প্রমাণ উৎসের সাথে তুলনা করা হয়। ফটোমিটারটিকে এমনভাবে স্থাপন করা হয় যাতে পরীক্ষণীয় উৎসের দীপন তীব্রতা ও প্রমাণ উৎসের দীপন তীব্রতা সমান হয়। তখন দূরত্বের বর্গের ব্যাস্তানুপাতিক হারে দীপন তীব্রতা কমতে থাকে এবং আপেক্ষিক আলোক ফ্লাক্স পরিমাপ করা সম্ভব হয়। একটি সাধারণ ফটোমিটারের উদাহরণ হিসেবে তেলের বিন্দু যুক্ত এক টুকরো সাদা কাগজের কথা বলা যায়। তেলের বিন্দুর কারণে কাগজটি অপেক্ষাকৃত বেশি স্বচ্ছ হয়। যখন তেল বিন্দুর দাগটি কোনো দিক হতে দেখা যায় না,তখনই দুই পাশের দীপন তীব্রতা সমান ধরে নেয়া যায়। ১৮৬১ সালের মধ্যে ৩ ধরনের ফটোমিটার ব্যবহার করা হত। এর মধ্যে রামফোর্ডের ফটোমিটার, রিচির ফটোমিটার এবং ছায়া বিলুপ্তকারী ফটোমিটারকে সবচেয়ে নিখুঁত বলে মনে করা হত। রামফোর্ডের ফটোমিটার (একে ছায়া ফটোমিটারও বলা হয়) "অধিকতর উজ্জ্বল আলো, অধিক গাঢ় ছায়া সৃষ্টি করে" এই নীতির উপর ভিত্তি করে গড়ে উঠেছিল। পরীক্ষণীয় আলোক উৎস দুটিকে ব্যবহার করে কাগজের উপর ছায়া ফেলা হত। ছায়া দুটির গভীরতা যদি একই হত তবে আলোক উৎস দুটির দূরত্ত্বের ওপর নির্ভর করে তীব্রতা নির্ণয় করা হত। দ্বিগুণ দূরত্বের আলোক উৎসের কারণে তীব্রতা/প্রাবল্য চারগুণ হবে। রিচির ফটোমিটারটি পৃষ্ঠের সমান আলোক দীপনের ওপর নির্ভর করত। এটি ৬ বা ৮ ইঞ্চি দৈর্ঘ্যের ও ১ ইঞ্চি প্রস্থের একটি বাক্স নির্মিত ছিল। মাঝে একটি কাঠের শঙ্কুকে ওপর দিকে মুখ করিয়ে সাদা কাগজ দিয়ে মুড়িয়ে রাখা হয়। ব্যবহারকারী বাক্সের উপরে অবস্থিত একটি টিউব বা নলের মধ্যে দিয়ে তাকিয়ে পরিমাপ করেন। যন্ত্রটির উচ্চতা স্ট্যান্ড দিয়ে প্রয়োজনমত নিয়ন্ত্রণ করে নেয়া যেত। তুল্য আলোক উৎস দুটিকে বাক্সের দুপাশে স্থাপন করা হত যা কাগজের পৃষ্ঠকে উজ্জ্বল করত,ফলে দুটি পৃষ্ঠকে একই সময়ে পর্যবেক্ষণ করা যেত। এই ফটোমিটারটি নির্ভর করত যে আলোক উৎসটি অসচ্ছ কোনো বস্তুর ছায়া সাদা পর্দায় ফেলে কিনা তার উপর।একটি নির্ধারিত দূরত্বে যদি দ্বিতীয় কোনো আলোক উৎস আনা হত তবে অপর ছায়াটির বিলুপ্ত হয়ে যেত। অধিকাংশ ফটোমিটার ফটোরেসিস্টর,ফটোডায়োড কিংবা ফটোমাল্টিপ্লায়ারের মাধ্যমে আলো শনাক্ত করে থাকে। ফটোমিটারে আলো কোনো ফিল্টার বা মনোক্রোমাটরের মধ্যে দিয়ে যাবার পর আলোকে বিশ্লেষণ করা হয়। এর মাধ্যমে আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা বর্ণালী বিন্যাস নিরূপণ করা হয়। কয়েক ধরনের ফটোমিটার আছে যা যেগুলো আগত ফ্লাক্স গণনা না করে, ফোটন কণা গণনা করে। এক্ষেত্রে পরীক্ষণের প্রক্রিয়া একই হলেও ফলাফলের একক ভিন্ন হয়ে থাকে যেমনঃ W/cm2 or W·cm−2·sr−1 এর পরিবর্তে photons/cm2 or photons·cm−2·sr−1 ব্যবহার করা হয়। এককভাবে ফোটন গণনা করার এই ধর্মের কারণে যেসব স্থানে দেদীপ্যমানতা কম সেখানে পরিমাপ প্রক্রিয়া কিছুটা ব্যাহত হয়।বর্তমান প্রযুক্তিতে এটি মেগাহার্টজ সীমার মধ্যে।সর্বোচ্চ দেদীপ্যমানতাও ডিটেক্টরে থ্রুপুট এবং গেইন প্যারামিটারের ওপর নির্ভর করে। ফোটন গণনা যন্ত্রে আলোক সংবেদনশীল উপাদান এনআইআর,দৃশ্যমান এবং অতিবেগুনি আলোকরশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য ফটোমাল্টিপ্লায়ার হিসেবে ব্যবহৃত হয় যাতে পর্যাপ্ত সংবেদনশীলতা পাওয়া সম্ভব হয়। মহাশুন্যে ব্যবহৃত রিমোট সেন্সিং ফোটন গণনাকারী তাড়িতচৌম্বক বর্ণালীর উর্ধ্বসীমার মধ্যে যেমনঃ এক্সরে হতে অতি অতিবেগুনিরশ্মির জন্য ব্যবহৃত হয়।এটি সম্ভব হয়, নিম্ন দীপ্তিশীল বস্তুর তীব্রতা পরিমাপের জন্য এবং সেই সাথে উচ্চশক্তির আলোকরশ্মি এর কণাধর্মের কারণে যা নিম্ন কম্পাঙ্কের আলোর তরঙ্গধর্মের কারণে । অপরদিকে, দৃশ্যমান, অবলোহিত এবং রেডিং কম্পাঙ্কের সীমার মধ্যে থাকা আলো পরিমাপের জন্য রেডিও মিটার ব্যবহার করা হয়। আলোকচিত্র ধারণে ফটোমিটার ব্যবহার করে সঠিক এক্সপোজার নির্ধারণ করা হয়। আধুনিক ক্যামেরাগুলিতে ফটোমিটার বিল্ট-ইন হিসেবে থাকে। ছবির বিভিন্ন স্থানে আলোর পরিমাণে তারতম্য থাকে বিধায়, আধুনিক ফটোমিটারগুলো আলোর তীব্রতা পরিমাপ করে এবং এলগরিদম ব্যবহার করে সবচেয়ে উপযুক্ত এক্সপোজার নির্ধারণ করে থাকে। এক্ষেত্রে ব্যবহারকারী যেরকম ফলাফল চান সে ভাবে এলগরিদম ছবিকে উপযুক্ত করে নেয় । পূর্বে, ফটোমিটার ক্যামেরা থেকে আলাদা থাকত এবং একে এক্সপোজার মিটার বলা হতো। উন্নত ফটোমিটারের দ্বারা তখন সম্ভাব্য সম্পূর্ণ ছবির আলোর পরিমাণ নির্ণয় করা এবং ছবির বিভিন্ন উপাদান থেকে আলাদা ভাবে আলো পরিমাপ করা সম্ভব হয় যাতে ছবিটির সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ অংশগুলি অপেক্ষাকৃত উজ্জ্বল হয় অথবা একীভূত এডাপ্টারটির দৃশ্যের আলোর পরিমাপ করা সম্ভব হয়। প্রতিফলক ফটোমিটার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ফাংশন হিসেবে পৃষ্ঠের প্রতিফলিত আলো পরিমাপ করে। পৃষ্ঠকে সাদা আলো ফেলা হয় এবং প্রতিফলিত আলো একটি মনোক্রোমেটরের মধ্য দিয়ে চালনা করে তারপর তা পরিমাপ করা হয়। এই ধরনের পরিমাপ প্রক্রিয়ার ব্যবহারিক প্রয়োগ রয়েছে। উদাহরণ হিসেবে বলা যায়ঃ পেইন্ট শিল্পে পৃষ্ঠের রঙের বৈশিষ্ট্য বিবেচনা করার ক্ষেত্রে এটি ব্যবহার করা হয়। এক্ষেত্রে দ্রবণে উপস্থিত নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের রঙিন উপাদানের আলোক শোষণ হার পরিমাপের যন্ত্র ব্যবহার করা হয়। আলোর শোষণ হতে বিয়ার নীতি ব্যবহার করে দ্রবণে রঙিন দ্রবের ঘনমাত্রা নির্ণয় করা সম্ভব হয়। এর প্রয়োগক্ষেত্রের বিশালতা,নির্ভরযোগ্যতার জন্য ফটোমিটার জৈব রসায়ন এবং বিশ্লেষণী রসায়ন এ বহুল ব্যবহৃত একটি যন্ত্র। শোষক ফটোমিটারগুলো জলীয় দ্রবণে অতিবেগুনী ও দৃশ্যমান আলোক সীমার মধ্যে অর্থাৎ ২৪০ ন্যানোমিটার থেকে ৭৫০ ন্যানোমিটারের মধ্যে কাজ করে। স্পেক্ট্রফোটোমিটার এবং ফিল্টার ফটোমিটার এর নীতি অনুসারে একরঙা আলো একটি ধারকের(কোষ) মধ্যে ফেলা হয় যাতে সমতল জানালা ও দ্রবণ রাখা থাকে । আলোক রশ্মিটি তখন একটি আলোক শনাক্তকারীতে পৌছায় এবং একই রকম তবে রঙিন দ্রবণের মধ্যে দিয়ে পরিচালিত হবার পূর্বে এবং পরে আলোর তীব্রতার তুলনা করে। আলোক তীব্রতার অনুপাত ও রঙিন দ্রবণের আলোক শোষণ ক্ষমতা থেকে ব্যবহার করে বিয়ার নীতি ব্যবহার করে দ্রবের ঘনমাত্রা নির্ণয় করা যায়। দুই ধরনের ফটোমিটার ব্যবহার করা হয়, যথাঃ স্পেক্ট্রফোটোমিটার ও ফিল্টার ফটোমিটার।স্পেক্ট্রফোটোমিটারে মনোক্রমেটর(প্রিজম বা গ্রেটিং) ব্যবহার করা হয় নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একরঙা আলো পাবার জন্য। ফিল্টার ফটোমিটারে আলোক ফিল্টার ব্যবহার করে একরঙা আলো উৎপন্ন করা হয়। এভাবে খুব সহজেই স্পেক্ট্রফোটোমিটার ব্যবহার করে বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোক শোষণের পরিমাপ করা যায়। সেইসাথে শোষণকারী দ্রবের বর্ণালীও বের করতে এটি ব্যবহার করা যায়। এই কারণে স্পেক্ট্রফোটোমিটারগুলো ফিল্টার ফটোমিটারের চেয়ে বেশি নমনীয় এবং আলোর বিশুদ্ধতা বজায় রাখার কারণে এদেরকে গবেষণার কাজে ব্যবহার করা হয়ে থাকে। ফিল্টার ফটোমিটার অপেক্ষাকৃত কমদামি,বৃহৎ আকৃতির এবং সহজে ব্যবহারযোগ্য হওয়ায় প্রাত্যহিক বিশ্লেষণে এটি ব্যবহার করা হয়ে থাকে। মাইক্রোটিটার প্লেটের জন্য ব্যবহৃত ফটোমিটার হচ্ছে ফিল্টার ফটোমিটার। অবলোহিত রশ্মির ক্ষেত্রে স্পেক্ট্রোফটোমিতি মূলত নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও আলোক শোষণ মাত্রার উপাদানের গঠন অধ্যয়ন করতে ব্যবহার করা হয়। আলো অবলোহিত রশ্মি শোষণ করে বিধায় জলীয় দ্রবণে অবলোহিত রশ্মির পরিমাপ সাধারণত অসম্ভব। তাই অবলোহিত বর্ণালিবীক্ষণ প্রক্রিয়া সাধারণত গ্যাসীয় দশায় (উদ্বায়ী পদার্থে) বা বিশেষ লবণে( যেগুলো অবলোহিত রশ্মিতে স্বচ্ছ) প্রোথিত উপাদানের সাথে করা হয়ে থাকে। এজন্য সাধারণত পটাশিয়াম ব্রোমাইড ব্যবহার করা হয়। পরীক্ষণীয় উপাদানটি বিশুদ্ধ পটাশিয়াম ব্রোমাইডের সাথে মিশ্রিত করে একটি স্বচ্ছ ট্যাবলেটে প্রবেশ করানো হয় যা একটি আলোক রশ্মির সামনে স্থাপন করা হয়। তরঙ্গদৈর্ঘ্যের নির্ভরশীলতা বিশ্লেষণ এক্ষেত্রে সাধারণত মনোক্রোমেটর ব্যবহার না করে ইনফেরোমিটার ব্যবহার করে করা হয় কেননা, এটি অতি বেগুনি রশ্মির সীমার মধ্যে থাকে।ব্যতিচারের প্যাটার্ণ ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম এলগরিদম ব্যবহার করে বিশ্লেষণ করা যায়। এইভাবে সম্পূর্ণ তরঙ্গদৈর্ঘ্য সীমা একইসাথে বিশ্লেষণ করা যায়।ফলে সময় বাঁচে এবং মনোক্রোমেটরের তুলনায় ইনফেরোমিটারের দাম কম হওয়ায় অর্থ সাশ্রয় হয়। অবলোহিত সীমায় শোষিত আলো অধীত উপাদানের ইলেক্ট্রনের উত্তেজনার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ না হয়ে বরং বিভিন্ন ধরনের কম্পনমূলক উত্তেজনার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এই কম্পনমূলক উত্তেজনা অণুর মধ্যে বিদ্যমান বিভিন্ন গ্রুপের বৈশিষ্ট্য, যা এভাবে শনাক্ত করা যায়।অবলোহিত রশ্মির বর্ণালী সাধারণত অতি সংকীর্ণ শোষক সীমার হওয়ায় পরিমাণমূলক বিশ্লেষনের জন্য এদের অনুপযোগী করে তুললেও অণুসমূহ সম্পর্কে বিস্তারিত তথ্য প্রদান করে। বিভিন্ন ধরনের কম্পনের কম্পাঙ্ক আইসোটোপ এর সঙ্গে পরিবর্তিত হয়, ফলে বিভিন্ন আইসোটোপ বিভিন্ন শীর্ষ প্রদর্শন করে। এটির ফলে অবলোহিত স্প্রেক্টোফটোমিতি ব্যবহার করে একটি নমুনার আইসোটোপিক গঠন সম্পর্কে জানা সম্ভব হয়। আণবিক শোষক ফটোমিটার হচ্ছে সেসব ফটোমিটার, যারা একটি উত্তপ্ত শিখা আলোকে হতে পরিমাপ করে। যেই দ্রবণ বিশ্লেষণ করতে হবে তা নির্দিষ্ট হারে অগ্নি শিখায় ইঞ্জেক্ট করা হয়। দ্রবণের ধাতু সমূহ আণবিক অবস্থায় শিখায় অবস্থান করে। এই ধরনের ফটোমিটারে ডিসচার্জ ল্যাম্পের মাধ্যমে একরঙা আলো উৎপন্ন করা হয়, যেখানে ডিসচার্জ নির্ণেয় ধাতব অণুর সাথে গ্যাসে স্থান নেয়। শিখায় অবস্থিত ধাতব কণা দ্বারা আলো পূর্ণ শোষিত হয়। এই শোষণ দ্বারাই দ্রবণে ধাতুর কন্সেন্ট্রেশন নির্ধারণ করা হয়। রেডিওমিতি রমন বর্ণালিবীক্ষণ ফটোডিটেক্টর ড্রেপার, জন উইলিয়াম(১৮৬১)- A textbook on chemistry. NY: Harper and Brothers. পৃষ্ঠা ৭৮