ফ্লেম আয়নাইজেশন ডিটেক্টর (এফআইডি)

একটি ফ্লেম আয়নাইজেশন ডিটেক্টর (এফআইডি) একটি বৈজ্ঞানিক যন্ত্র যা গ্যাস প্রবাহে এনালাইটকে পরিমাপ করে। প্রায়শই, এটি গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফিতে একটি ডিটেকটর হিসাবে ব্যবহৃত হয়। প্রতি ইউনিট সময়ে পরিমাপকৃত আয়ন এটিকে একটি ভর সংবেদনশীল যন্ত্র করে তোলে^১। স্থির বা বহনযোগ্য যন্ত্রগুলিতে স্বতন্ত্র এফআইডিগুলিও কিছু প্রয়োগে ব্যবহার করা যেতে পারে যেমন ল্যান্ডফিল গ্যাস পর্যবেক্ষণ, পলাতক নির্গমন পর্যবেক্ষণ এবং অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিন নির্গমন পরিমাপ।

ইতিহাস[সম্পাদনা]

প্রথম শিখা আয়নকরণ ডিটেক্টর একযোগে এবং স্বাধীনভাবে 1957 সালে ইম্পেরিয়াল কেমিক্যাল ইন্ডাস্ট্রিজে (ICIANZ, Orica ইতিহাস দেখুন) Central Research Laboratory, Ascot Vale, Melbourne, Australia.^] অস্ট্রেলিয়ার ম্যাকউইলিয়াম এবং দেওয়ার এবং নিউজিল্যান্ডের, এবং দক্ষিণ আফ্রিকার প্রিটোরিয়ার প্রিটোরিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ে হারলে এবং প্রিটোরিয়াস দ্বারা উদ্ভাবিত হয়েছিল ৬।

1959 সালে, পারকিন এলমার কর্পোরেশন তার বাষ্প ফ্র্যাক্টোমিটারে একটি শিখা আয়নাইজেশন ডিটেক্টর অন্তর্ভুক্ত করে।

পরিচালনানীতি[সম্পাদনা]

এফআইডির অপারেশন হাইড্রোজেন শিখায় জৈব যৌগগুলির দহনের সময় গঠিত আয়নগুলির সনাক্তকরণের ভিত্তিত হয়। এই আয়নগুলির উৎপাদন নমুনা গ্যাস প্রবাহে জৈব পদার্থের ঘনত্বের সমানুপাতিক।এই আয়নগুলি সনাক্ত করতে পটেনশিয়াল ডিফারেনস জানার জন্য, দুটি ইলেক্ট্রোড ব্যবহৃত হয়।

এই আয়নগুলি সনাক্ত করতে, দুটি ইলেক্ট্রোড একটি সম্ভাব্য পার্থক্য প্রদান করতে ব্যবহৃত হয়। ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড অগ্রভাগের মাথা হিসাবে কাজ করে যেখানে শিখা উৎপন্ন হয়। অন্যটি, নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড শিখার উপরে অবস্থিত। যখন প্রথম ডিজাইন করা হয়েছিল, তখন নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডটি টিয়ার-ড্রপ আকৃতির বা প্ল্যাটিনামের কৌণিক টুকরা ছিল। আজ, নকশাটিকে একটি টিউবুলার ইলেক্ট্রোডে পরিবর্তন করা হয়েছে, যা সাধারণত একটি সংগ্রাহক প্লেট হিসাবে পরিচিত। এইভাবে আয়নগুলি সংগ্রাহক প্লেটের দিকে আকৃষ্ট হয় এবং প্লেটে আঘাত করার পরে, একটি কারেন্ট প্ররোচিত করে। এই কারেন্ট একটি উচ্চ-প্রতিবন্ধক পিকোঅ্যামিটার দিয়ে পরিমাপ করা হয় এবং একটি ইন্টিগ্রেটরে খাওয়ানো হয়। যে পদ্ধতিতে চূড়ান্ত ডেটা প্রদর্শিত হয় তা কম্পিউটার এবং সফ্টওয়্যারের উপর ভিত্তি করে। সাধারণভাবে, একটি গ্রাফ প্রদর্শিত হয় যাতে x-অক্ষে সময় থাকে এবং y-অক্ষে মোট আয়ন থাকে।

বর্তমান পরিমাপ শিখা মধ্যে হ্রাস কার্বন পরমাণু অনুপাত মোটামুটি অনুরূপ. সুনির্দিষ্টভাবে আয়নগুলি কীভাবে উৎপন্ন হয় তা অগত্যা বোঝা যায় না, তবে ডিটেক্টরের প্রতিক্রিয়া প্রতি ইউনিট সময়ে ডিটেক্টরে আঘাতকারী কার্বন পরমাণুর (আয়ন) সংখ্যা দ্বারা নির্ধারিত হয়। এটি ডিটেক্টরকে ঘনত্বের পরিবর্তে ভরের প্রতি সংবেদনশীল করে তোলে, যা কার্যকর কারণ ডিটেক্টরের প্রতিক্রিয়া ক্যারিয়ার গ্যাস প্রবাহের হারের পরিবর্তনের দ্বারা ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয় না।

FID পরিমাপ সাধারণত "মিথেন হিসাবে" রিপোর্ট করা হয়, যার অর্থ মিথেনের পরিমাণ যা একই প্রতিক্রিয়া তৈরি করবে। বিভিন্ন রাসায়নিকের একই পরিমাণ রাসায়নিকের মৌলিক গঠনের উপর নির্ভর করে বিভিন্ন পরিমাণে কারেন্ট তৈরি করে। বিভিন্ন রাসায়নিকের জন্য ডিটেক্টরের প্রতিক্রিয়া ফ্যাক্টর বর্তমান পরিমাপকে প্রতিটি রাসায়নিকের প্রকৃত পরিমাণে রূপান্তর করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

হাইড্রোকার্বনগুলিতে সাধারণত প্রতিক্রিয়ার কারণ থাকে যা তাদের অণুতে কার্বন পরমাণুর সংখ্যার সমান (আরও কার্বন পরমাণু বৃহত্তর কারেন্ট উৎপন্ন করে), যখন অক্সিজেনেট এবং অন্যান্য প্রজাতি যেগুলিতে হেটেরোঅটম থাকে তাদের প্রতিক্রিয়ার কারণ কম থাকে। কার্বন মনোক্সাইড এবং কার্বন ডাই অক্সাইড FID দ্বারা সনাক্তযোগ্য নয়।

FID পরিমাপগুলিকে প্রায়শই "টোটাল হাইড্রোকার্বন" বা "টোটাল হাইড্রোকার্বন কন্টেন্ট" (THC) লেবেল করা হয়, যদিও আরও সঠিক নাম হবে "টোটাল ভোলাটাইল হাইড্রোকার্বন কন্টেন্ট" (টিভিএইচসি), ^[১] কারণ হাইড্রোকার্বন যেগুলি ঘনীভূত হয়ে গেছে তা নয়। সনাক্ত করা হয়েছে, যদিও সেগুলি গুরুত্বপূর্ণ, উদাহরণস্বরূপ সংকুচিত অক্সিজেন পরিচালনা করার সময় নিরাপত্তা।

শিখা ionization ডিটেক্টরের নকশা প্রস্তুতকারক থেকে প্রস্তুতকারকের মধ্যে পরিবর্তিত হয়, তবে নীতিগুলি একই। সাধারণত, এফআইডি একটি গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফি সিস্টেমের সাথে সংযুক্ত থাকে।

ইলুয়েন্ট গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফি কলাম (A) থেকে বেরিয়ে আসে এবং FID ডিটেক্টরের চুলায় (B) প্রবেশ করে। ইলুয়েন্ট কলাম থেকে বের হওয়ার সাথে সাথে এটি বায়বীয় পর্যায় থেকে বেরিয়ে আসে না এবং কলাম এবং এফআইডির মধ্যে ইন্টারফেসে জমা না হয় তা নিশ্চিত করার জন্য ওভেনের প্রয়োজন। এই জবানবন্দির ফলে ইলুয়েন্টের ক্ষতি হবে এবং সনাক্তকরণে ত্রুটি হবে। যেহেতু ইলুয়েন্ট FID পর্যন্ত ভ্রমণ করে, এটি প্রথমে হাইড্রোজেন জ্বালানী (C) এবং তারপর অক্সিডেন্ট (D) এর সাথে মিশ্রিত হয়। ইলুয়েন্ট/ফুয়েল/অক্সিডেন্ট মিশ্রণটি অগ্রভাগের মাথা পর্যন্ত ভ্রমণ করতে থাকে যেখানে একটি ইতিবাচক পক্ষপাত ভোল্টেজ বিদ্যমান থাকে। এই ইতিবাচক পক্ষপাত অক্সিডাইজড কার্বন আয়নগুলিকে বিতাড়িত করতে সাহায্য করে যা শিখা (ই) ইলুয়েন্টকে পাইরোলাইজ করে তৈরি করে। আয়নগুলি (F) সংগ্রাহক প্লেটগুলির (G) দিকে প্রত্যাহার করা হয় যা একটি খুব সংবেদনশীল অ্যামিটারের সাথে সংযুক্ত থাকে, যা প্লেটগুলিতে আঘাতকারী আয়নগুলি সনাক্ত করে, তারপর সেই সংকেতটিকে একটি পরিবর্ধক, ইন্টিগ্রেটর এবং ডিসপ্লে সিস্টেম(H)-তে ফিড করে। শিখার পণ্যগুলি অবশেষে নিষ্কাশন পোর্ট (J) এর মাধ্যমে ডিটেক্টর থেকে বের করে দেওয়া হয়।

সুবিধাগুলি এবং অসুবিধাগুলি[সম্পাদনা]

সুবিধাদি[সম্পাদনা]

অনেক সুবিধার কারণে গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফিতে ফ্লেম আয়নাইজেশন ডিটেক্টরগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

খরচ: শিখা আয়নকরণ ডিটেক্টরগুলি অর্জন এবং পরিচালনা করার জন্য তুলনামূলকভাবে সস্তা।
কম রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা: FID জেট পরিষ্কার বা প্রতিস্থাপন ছাড়াও, এই ডিটেক্টরগুলির সামান্য রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয়।
শ্রমসাধ্য নির্মাণ: FID অপব্যবহারের জন্য তুলনামূলকভাবে প্রতিরোধী।
রৈখিকতা এবং সনাক্তকরণ ব্যাপ্তি: FIDs জৈব পদার্থের ঘনত্ব খুব কম (10 ⁻¹³ g/s) এবং খুব উচ্চ মাত্রায় পরিমাপ করতে পারে, যার 10 ⁷ g/s রৈখিক প্রতিক্রিয়া পরিসীমা রয়েছে। ^[৩]

শিখা ionization ডিটেক্টর অজৈব পদার্থ এবং কিছু অত্যন্ত অক্সিজেনযুক্ত বা কার্যকরী প্রজাতি যেমন ইনফ্রারেড এবং লেজার প্রযুক্তি সনাক্ত করতে পারে না। কিছু সিস্টেমে, একটি মিথেনাইজার ব্যবহার করে FID-তে CO এবং CO ₂ সনাক্ত করা যেতে পারে, যা Ni অনুঘটকের একটি বিছানা যা CO এবং CO ₂ কে মিথেনে কমিয়ে দেয়, যা FID দ্বারা শনাক্ত করা যেতে পারে। মেথানাইজারটি CO এবং CO ₂ ব্যতীত অন্য যৌগগুলিকে কমাতে অক্ষমতা এবং গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফি বর্জ্য পদার্থে সাধারণত পাওয়া যায় এমন কিছু রাসায়নিক দ্বারা বিষাক্ত হওয়ার প্রবণতা দ্বারা সীমাবদ্ধ।

আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ অসুবিধা হল যে এফআইডি শিখা এটির মধ্য দিয়ে যাওয়া সমস্ত অক্সিডাইজযোগ্য যৌগকে অক্সিডাইজ করে; সমস্ত হাইড্রোকার্বন এবং অক্সিজেনেটগুলি কার্বন ডাই অক্সাইডে জারিত হয় এবং জল এবং অন্যান্য হেটেরোঅটমগুলি তাপগতিবিদ্যা অনুসারে জারিত হয়। এই কারণে, ডিটেক্টর ট্রেনে এফআইডিগুলি শেষ হতে থাকে এবং প্রস্তুতিমূলক কাজের জন্যও ব্যবহার করা যায় না।

মিথেনাইজারের একটি উন্নতি হল পলিয়ার্ক চুল্লি, যা একটি অনুক্রমিক চুল্লি যা যৌগগুলিকে মিথেনে পরিণত করার আগে অক্সিডাইজ করে। এই পদ্ধতিটি FID-এর প্রতিক্রিয়া উন্নত করতে এবং আরও অনেক কার্বন-ধারণকারী যৌগ সনাক্তকরণের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। ^[৪] মিথেনে যৌগগুলির সম্পূর্ণ রূপান্তর এবং ডিটেক্টরে এখন সমতুল্য প্রতিক্রিয়াও ক্রমাঙ্কন এবং মানগুলির প্রয়োজনীয়তা দূর করে কারণ প্রতিক্রিয়া কারণগুলি সমস্ত মিথেনের সমতুল্য। এটি জটিল মিশ্রণগুলির দ্রুত বিশ্লেষণের অনুমতি দেয় যেখানে অণু রয়েছে যেখানে মান উপলব্ধ নয়।

আরও দেখুন[সম্পাদনা]

↑ "Total Hydrocarbons"। Analytical Chemists, Inc.। ১৫ ফেব্রুয়ারি ২০১৮ তারিখে মূল থেকে আর্কাইভ করা। সংগ্রহের তারিখ ২৩ জানুয়ারি ২০১৭।
↑ "Slide 11 on "Gas Chromatography" presentation"। slideplayer.com। সংগ্রহের তারিখ ২০১৬-০৩-০৮।
↑ Skoog, Douglas A.; Holler, F. James (২০১৭-০১-২৭)। Principles of Instrumental Analysis (ইংরেজি ভাষায়)। Cengage Learning। আইএসবিএন 9781305577213।
↑ Dauenhauer, Paul (জানুয়ারি ২১, ২০১৫)। "Quantitative carbon detector (QCD) for calibration-free, high-resolution characterization of complex mixtures": 440–7। ডিওআই:10.1039/c4lc01180e। পিএমআইডি 25387003।

[1] "Total Hydrocarbons"। Analytical Chemists, Inc.। ১৫ ফেব্রুয়ারি ২০১৮ তারিখে মূল থেকে আর্কাইভ করা। সংগ্রহের তারিখ ২৩ জানুয়ারি ২০১৭।

[2] "Slide 11 on "Gas Chromatography" presentation"। slideplayer.com। সংগ্রহের তারিখ ২০১৬-০৩-০৮।

[:0-3] Skoog, Douglas A.; Holler, F. James (২০১৭-০১-২৭)। Principles of Instrumental Analysis (ইংরেজি ভাষায়)। Cengage Learning। আইএসবিএন 9781305577213।

[4] Dauenhauer, Paul (জানুয়ারি ২১, ২০১৫)। "Quantitative carbon detector (QCD) for calibration-free, high-resolution characterization of complex mixtures": 440–7। ডিওআই:10.1039/c4lc01180e। পিএমআইডি 25387003।

[১]

[২]

[৩]

[৪]