वर्णक्रममापी

वर्णक्रममापी (स्पेक्ट्रोमीटर, स्पेक्ट्रोफोटोमीटर, स्पेक्ट्रोग्राफ या स्पेक्ट्रोस्कोप) विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के एक विशिष्ट भाग के लिए प्रकाश की विशेषतायों के मापन हेतु उपयोग किया जाना वाला यंत्र है जो आम तौर पर सामग्री की पहचान के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषण में इस्तेमाल किया जाता है। मापित चर अक्सर प्रकाश की तीव्रता होता है, लेकिन उदाहरण के लिए यह ध्रुवीकरण स्थिति भी हो सकती है। स्वतंत्र चर आमतौर पर या तो प्रकाश की तरंग दैर्घ्य या फोटोन उर्जा के लिए सीधे आनुपातिक एक इकाई होता है जैसे वेवनंबर या इलेक्ट्रॉन वोल्ट जिसका तरंग दैर्घ्य के साथ व्युत्क्रम संबंध होता है। स्पेक्ट्रोमीटर स्पेक्ट्रोस्कोपी में वर्णक्रमीय पंक्तियों के उत्पादन तथा तरंगदैर्य और तीव्रता के मापन हेतु प्रयोग किया जाता है। स्पेक्ट्रोमीटर एक शब्दावली है जो गामा रेज़ और एक्स रेज़ से लेकर फार इन्फ्रारेड की व्यापक रेंज के तरंग दैर्घ्य पर संचालित होने वाले उपकरणों पर लागू की जाती है। अगर रूचि का क्षेत्र विजिबिल स्पेक्ट्रम के पास प्रतिबंधित है, तो अध्ययन को स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री कहा जाता है। सामान्यत: कोई भी विशेष उपकरण इस पूर्ण रेंज के एक छोटे से हिस्से पर संचालित हो सकता है ऐसा स्पेक्ट्रम के विभिन्न भागों को मापने के लिए इस्तेमाल की जानी वाली तकनीक की वजह से होता है। ऑप्टिकल आवृत्तियों के नीचे (जैसे माइक्रोवेव और रेडियो आवृत्तियों में), स्पेक्ट्रम विश्लेषक एक निकटीय संबंधित इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस है। स्पेक्ट्रोस्कोप्स अक्सर खगोल विज्ञान और रसायन की कुछ शाखाओं में इस्तेमाल किया जाता है। पूर्व स्पेक्ट्रोस्कोप्स प्रकाश की तरंग दैर्घ्य के क्रमागति अंकन के साथ सरल वर्णक्रम थे। आधुनिक स्पेक्ट्रोस्कोप्स जैसे मोनोक्रोमेतर्स आम तौर पर एक विवर्तन झंझरी, गतिमय संकरी दरार और कुछ प्रकार के फोटोडिटेक्टर का उपयोग करते हैं ये सभी स्वचालित है और कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित किये जाते हैं। स्पेक्ट्रोस्कोप का आविष्कार जोसेफ वॉन फ्रौन्होफर द्वारा किया गया था। जब एक सामग्री को उद्दीप्ति के लिए गरम किया जाता है तब यह सामग्री प्रकाश छोड़ती है जो सामग्री के परमाणु श्रृंगार की विशेषता है। विशेष प्रकाश आवृत्ति पैमाने पर तेजी से परिभाषित बैंड को जन्म देती हैं जिन्हें अंगुली-चिह्न समझा जा सकता है। उदाहरण के लिए, सोडियम तत्व में एक बहुत विशिष्ट डबल सोडियम पीला बैंड होता है जिसे 588.9950 और 589.5924 नेनोमीटर्स पर सोडियम D-लाइनों के नाम से जाना जाता है, जिसके रंग से ऐसा कोई भी व्यक्ति परिचित हो सकता है जिसने कम दवाब का सोडियम वाष्प लैंप देखा हो। पूर्वी 19 वीं सदी के मूल स्पेक्ट्रोस्कोप डिजाइन में, प्रकाश भट्ठा में प्रवेश करता है और एक संधानिक लेंस प्रकाश को समानांतर किरणों की एक पतली बीम में बदल देता है। प्रकाश फिर प्रिज्म (हाथ में पकड़ने वाले स्पेक्ट्रोस्कोप आमतौर पर अमीकी प्रिज्म) से पास होती है जो बीम को एक स्पेक्ट्रम में मोड़ देती है क्योंकि फैलाव के कारण विभिन्न तरंगदैर्य विभिन्न मात्रा में मोड़ दी जाती है। इस छवि को फिर एक पैमाने के साथ एक ट्यूब के माध्यम से देखा गया था जिसे इसका प्रत्यक्ष माप सक्षम करके वर्णक्रमीय छवि पर स्थानांतरित किया गया था। फोटोग्राफिक फिल्म के विकास के बाद और अधिक सटीक स्पेक्ट्रोग्राफ बनाया गया था। यह स्पेक्ट्रोस्कोप के ही सिद्धांत पर आधारित था, लेकिन इसमें प्रदर्शन ट्यूब के स्थान पर एक कैमरा था। हाल के वर्षों में फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब के आसपास बने इलेक्ट्रॉनिक सर्किट ने कैमरे को विस्थापित कर दिया है, जो अधिक सटीकता के साथ वास्तविक स्पेक्ट्रोग्राफिक विश्लेषण की अनुमति देता है। स्पेक्ट्रोग्राफिक प्रणालियों में फिल्म के स्थान पर फोटोसेन्सर्स की सारणी भी प्रयोग हो रही हैं। ऐसा वर्णक्रमीय विश्लेषण, या स्पेक्ट्रोस्कोपी, अज्ञात सामग्री की संरचना का विश्लेषण और खगोलीय घटना के अध्ययन और सिद्धांतों के परीक्षण के लिए एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक उपकरण बन गया है। आधुनिक स्पेक्ट्रोग्राफ में, स्पेक्ट्रम को सामान्यत: फोटोन नंबर (UV, विजिबिल और IR-स्पेक्ट्रल रेंज में) या वाट्स (मिड-टू फार-IR में) के रूप में दिया जाता है और यह abscissa के साथ प्रदर्शित होता है जिसे सामान्यत: तरंग दैर्घ्य, वेवनंबर, या eV के रूप में देते हैं। स्पेक्ट्रोग्राफ एक उपकरण है जो आवृत्ति स्पेक्ट्रम में आने वाली वेव को अलग करता है। यहां कई प्रकार की मशीने हैं जिन्हें लहरों की सटीक प्रकृति के आधार पर स्पेक्ट्रोग्राफ्स के रूप में जाना जाता है। पहले स्पेक्ट्रोग्राफ्स में डिटेक्टर के रूप में फ़ोटोग्राफिक पेपर का इस्तेमाल किया जाता था। स्टार वर्णक्रमीय वर्गीकरण और मुख्य अनुक्रम की खोज, हबल का कानून और हबल क्रम सभी उसी स्पेक्ट्रोग्राफ्स के बने हुए हैं जो फोटोग्राफिक पेपर का उपयोग करते थे। संयंत्र रंगद्रव्य फाय्तोक्रोम की खोज ऐसे स्पेक्ट्रोग्राफ्स का उपयोग करके हुई थी जो पौधों को डिटेक्टर के रूप में इस्तेमाल करता था। नवीनतम स्पेक्ट्रोग्राफ्स इलेक्ट्रॉनिक डिटेक्टर जैसे CCDs का उपयोग करते हैं जो विजिबिल और UV प्रकाश दोनों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। डिटेक्टर की सटीक पसंद रिकार्ड की जाने वाली प्रकाश की तरंग दैर्घ्य पर निर्भर करती है। आगामी जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप में नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोग्राफ (NIRSSpec) और मध्य अवरक्त स्पेक्ट्रोमीटर (MIRI) दोनों शामिल होंगे। एक एचेल्ले स्पेक्ट्रोग्राफ दो विवर्तन झंझरी का उपयोग करता है, जिन्हें एक दूसरे के सन्दर्भ में 90 डिग्री घुमाया जाता है और एक दूसरे के करीब रखा जाता है। इसलिए एक संकरी दरार का नहीं बल्कि प्रवेश बिंदु और एक 2d CCD चिप का उपयोग किया जाता है जो स्पेक्ट्रम को रिकॉर्ड करता है। आम तौर पर ऐसा सोचा जाता है कि स्पेक्ट्रम विकर्ण पर प्राप्त होता है, लेकिन जब दोनों झंझरियों में व्यापक रिक्ति होती है और एक इस तरह प्रज्वलित होती है ताकि केवल पहला क्रम दिखाई दे और दूसरी इस तरह प्रज्वलित होती है कि बहुत से उच्च क्रम प्रदर्शित हो, इस तरह एक छोटी सी आम सीसीडी चिप पर अच्छी तरह से मुड़ा हुआ बहुत अच्छा स्पेक्ट्रम प्राप्त होता है। छोटी चिप का मतलब यह भी है कि संधानिक प्रकाशिकी दृष्टिवैषम्य कोमा या जरूरत के लिए अनुकूलित करने के लिए नहीं है, लेकिन गोलाकार विपथन को शून्य सेट किया जा सकता है। एक स्पेक्ट्रोग्राफ को कभी कभी मोनोक्रोमेटर के एक सादृश्य के रूप में पोलीक्रोमेटर भी कहा जाता है।