बहुरंगी प्रकाश स्रोत कंप्रेसिव स्पेक्ट्रोस्कोपी को बढ़ावा देता है

ट्यून करने योग्य तरंग दैर्ध्य पर समय-संशोधित प्रकाश उत्पन्न करने वाली एक ठोस अवस्था इलेक्ट्रॉनिक उपकरण सरणी का अमेरिका में शोधकर्ताओं द्वारा अनावरण किया गया है। डिवाइस के संभावित उपयोगों में कंप्रेसिव स्पेक्ट्रोस्कोपी शामिल है, जो पारंपरिक स्पेक्ट्रोस्कोपी की तुलना में प्रयोगशाला के बाहर प्रदर्शन करना बहुत आसान है।

परंपरागत रूप से, ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोमीटर जैसे उपकरण विवर्तन झंझरी या अन्य ऑप्टिकल उपकरणों का उपयोग करने से पहले एक नमूना को रोशन करने के लिए एक एकल, ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोत का उपयोग करते हैं, जो प्रकाश को मापने के लिए उत्सर्जित या तरंग दैर्ध्य के कार्य के रूप में अवशोषित होते हैं। कोलाइडल क्वांटम डॉट फिल्टर जैसी तकनीकों का उपयोग करके इसे सूक्ष्म पैमाने पर स्केल करना संभव है, लेकिन इसके लिए उपयुक्त ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोत की आवश्यकता होती है। साथ ही, ये निष्क्रिय डिटेक्टर हैं, जिसका अर्थ है कि वे एक संकेत उत्पन्न करते हैं जिसे परिवेश प्रकाश से अलग करना मुश्किल हो सकता है।

एक वैकल्पिक दृष्टिकोण, जो वर्णक्रमीय रूप से संवेदनशील माप की आवश्यकता को कम करता है, रोशन प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को अलग करना है।

विवियन वांग यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया, बर्कले के सिद्धांत की व्याख्या करते हैं: "मान लें कि आपके पास एक सेब या कुछ ऐसा है जो आपकी आंखों के लिए एक निश्चित रंग दिखता है: आप मात्रात्मक रूप से इसका वर्णन कैसे करते हैं? आप वस्तु पर तरंग दैर्ध्य की एक बहुत व्यापक श्रेणी वाले स्रोत को चमका सकते हैं और फिर एक स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके वापस आने वाली तरंग दैर्ध्य को माप सकते हैं, या आप वस्तु पर प्रकाश के विभिन्न रंगों को चमका सकते हैं और फिर कुल प्रकाश को वापस परावर्तित करके माप सकते हैं। उनमें से प्रत्येक रंग के लिए सिंगल पॉइंट डिटेक्टर।

लॉक-इन डिटेक्शन

बाद वाले दृष्टिकोण का एक फायदा यह है कि तरंग दैर्ध्य और/या घटना विकिरण की तीव्रता को नियंत्रित आवृत्ति पर संशोधित किया जा सकता है, इसलिए पता लगाए गए प्रकाश में संकेत शोर से अलग करना आसान है। "जब आपके पास कुछ ऐसा होता है जो आंतरिक रूप से स्पंदित होता है, तो आप लॉक-इन डिटेक्शन नामक किसी चीज़ का उपयोग करके प्रकाश उत्सर्जन का पता लगा सकते हैं," वांग बताते हैं।

एक ही चिप पर कई एल ई डी बनाना मुश्किल या असंभव भी हो सकता है, जो शामिल किए जा सकने वाले विभिन्न तरंग दैर्ध्य की संख्या को सीमित करेगा। हालांकि, 2020 में वांग और यूसी बर्कले के सहयोगियों ने नेतृत्व किया अली जावेय आश्चर्यजनक खोज की थी।

वांग कहते हैं, "हम द्वि-आयामी सेमीकंडक्टिंग सामग्री के साथ खेल रहे थे और हमने पाया कि जब हम उन्हें सिलिकॉन वेफर्स पर कैपेसिटर के शीर्ष पर रखते हैं, तो वे विद्युत उत्तेजना से प्रकाश उत्सर्जित करते हैं।" "हमने पाया कि हम पल्स-संचालित कैपेसिटर का उपयोग करके अन्य सामग्रियों से विद्युतीय रूप से संचालित उत्सर्जन भी प्राप्त कर सकते हैं ... इसका कारण वास्तव में जटिल है और हमारे पिछले कुछ पत्रों में इसका वर्णन किया गया है।"

अब, टीम ने इस नवाचार को वास्तविक इंजीनियरिंग अनुप्रयोग की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। उन्होंने प्रवाहकीय कार्बन नैनोट्यूब नेटवर्क का एक ग्रिड लगाया, प्रत्येक अपने स्वयं के वर्तमान इनपुट के साथ, सिलिकॉन डाइऑक्साइड की एक परत के ऊपर, जो बदले में डोप्ड सिलिकॉन की एक परत पर रखी गई थी। इन कार्बन नैनोट्यूब नेटवर्क पर उन्होंने 49 अलग-अलग इलेक्ट्रोल्यूमिनिसेंट सामग्री जमा की, जिसमें कैडमियम सेलेनाइड क्वांटम डॉट्स से लेकर जैविक एलईडी में सक्रिय सामग्री तक शामिल हैं। जब वे चिप को एक वैकल्पिक विद्युत आपूर्ति से जोड़ते हैं, तो वे ट्यून करने योग्य तरंग दैर्ध्य के साथ बहुरंगी प्रकाश उत्पन्न कर सकते हैं, क्योंकि किसी भी व्यक्तिगत संधारित्र को चार्ज करने से उत्सर्जक शीर्ष पर प्रकाश करेगा।

कंप्रेसिव कंप्यूटर एल्गोरिदम

वांग कहते हैं, "अगर हम प्रकाश के विभिन्न संयोजन बनाना चाहते हैं तो हम एक ही समय में उपकरणों के विभिन्न संयोजनों को चालू कर सकते हैं।" शोधकर्ता तब प्रत्येक पल्स के प्रतिबिंबों द्वारा दी गई जानकारी के आधार पर पूर्ण प्रतिबिंब स्पेक्ट्रम का अनुमान लगाने के लिए एक कंप्रेसिव कंप्यूटर एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं।

स्पेक्ट्रोस्कोपी के अलावा, शोधकर्ताओं का कहना है कि डिवाइस में माइक्रोस्कोपी जैसे अन्य क्षेत्रों में संभावित अनुप्रयोग हैं। टीम अब अपने एरे को व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनाने के लिए काम कर रही है।

इमेजिंग स्पेक्ट्रोमीटर धीमा हो जाता है

"हमने इस उपकरण संरचना के लिए कुछ दिलचस्प संभावनाओं का प्रदर्शन किया है, जैसे वर्णक्रमीय माप के नए उदाहरण बनाना, लेकिन अभी हम इन उपकरणों के प्रदर्शन में सुधार करने की कोशिश कर रहे हैं - जैसे चमक, दक्षता और स्थिरता," वांग कहते हैं।

सरणी में एक पेपर में वर्णित है विज्ञान अग्रिम.

"यह एक बहुत ही दिलचस्प पेपर है और संभावित रूप से बहुत महत्वपूर्ण है," कहते हैं ज़ोंगफू यू विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय; "वे पारंपरिक विधि [स्पेक्ट्रल सेंसिंग] की कुछ समस्याओं को हल करते हैं जहां एक ट्यून करने योग्य प्रकाश स्रोत के रूप में भारी उपकरण की आवश्यकता होती है। यू और एक सहयोगी ने शुरू में 2014 में कंप्रेसिव सेंसिंग के लिए विचार प्रस्तावित किया: "इसने उद्योग से जबरदस्त रुचि पैदा की, लेकिन हमें नहीं पता था कि हम उस समय प्रकाश स्रोत का एहसास कैसे करेंगे," वे कहते हैं; "बाद में हमने फ़िल्टर का उपयोग करके एक निश्चित प्रकाश स्रोत के साथ कुछ काम किया, लेकिन इससे पहले कि मैं कल इस पेपर को पढ़ूं, मुझे नहीं पता था कि लोग इतने विविध वर्णक्रमीय रेंज के साथ एक ट्यून करने योग्य प्रकाश स्रोत का एहसास कैसे कर सकते हैं।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/multicoloured-light-source-gives-compressive-spectroscopy-a-boost/