सीएसआईआर-राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला
CSIR-National Physical Laboratory
प्रकाशीय विकिरण मापिकी
प्रकाशीय विकिरण का मापन व अध्ययन सामान्यतः विद्युत-चुंबकीय वर्णक्रम के तरंगदैर्ध्य क्षेत्र 200 से 2500 नैनोमीटर के अंतर्गत किया जाता है। विद्युत-चुंबकीय वर्णक्रम के इस तरंगदैर्घ्य क्षेत्र का अधिकतम उपयोग कई अंतर्संबंधित विषयों में मापन के लिए किया जाता है। विकिरणमितीय माप का ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक्स, दूरसंचार, प्रकाश व्यवस्था, अंतरिक्ष और स्वास्थ्य और सुरक्षा सहित उद्योगों की एक विस्तृत श्रृंखला में उपयोग किया जाता है, अतः उद्योगों और वैज्ञानिक अनुसंधान में गुणवत्ता नियंत्रण, प्रणालियों के विनिर्देशन इत्यादि के लिए सटीक माप की अति आवश्यकता होती है। इस अनुभाग का उद्देश्य प्रकाशीय विकिरण की मौजूदा मूलभूत इकाई, यानी कैंडेला को स्थापित करना, बनाए रखना, उन्नयन करना और विभिन्न प्रकाशमितीय राशियों अर्थात् प्रकाशीय फ्लक्स, प्रदीप्ति घनत्व, ज्योति तीव्रता, ज्योतिर्मयता, प्रकाशमापी की प्रदीपन अनुक्रियात्मकता, सहसंबंधित वर्ण तापक्रम, वर्ण निर्देशांक आदि एवं 200 से 2500 नैनोमीटर तक की तरंगदैर्ध्य सीमा में विकिरणमितीय राशियों अर्थात् वर्णक्रमीय किरणन और वर्णक्रमीय कांति इत्यादि के लिए अंशांकन और मापन सुविधाएं प्रदान करना है।
इनके अतिरिक्त, यह अनुभाग स्पेक्ट्रोस्कोपिक राशियों जैसे वर्णक्रमीय परावर्तन, वर्णक्रमीय संचरण, अवशोषण और एफटीआईआर द्वारा पॉलीस्टाइरीन फिल्म के अंशांकन के लिए भी मापन सुविधाएं प्रदान करता है। अन्य अंशांकन सुविधाओं में एनआईआर संबंधित मापों का अंशांकन भी शामिल है।
चर तापमान कृष्णिका, गोनियोफोटोमीटर, फूरियर ट्रांसफॉर्म एनआईआर और आईआर स्पेक्ट्रोफोटोमीटर, रमन-स्पेक्ट्रोस्कोप, वर्णक्रमीय किरणन मापन व्यवस्था, स्पेक्ट्रोफोटोमीटर, सहसंबंधित फोटॉन मापिकी व्यवस्था, एलईडी मापन व्यवस्था, विभिन्न मानक लैंप और संसूचक।
ज्योति तीव्रता, प्रदीप्ति घनत्व और प्रदीपन अनुक्रियात्मकता मापन
ज्योति तीव्रता, प्रदीप्ति घनत्व और प्रदीपन अनुक्रियात्मकता (रिस्पॉन्सिविटी) मापन 3.0 मीटर प्रकाशीय बेंच का उपयोग करके किया जाता है। प्रकाशीय बेंच और अन्य माप उपकरणों को चित्र 1 में दिखाया गया है। चित्र 1(ए) प्रकाशीय बेंच दिखाता है तथा 1(बी) और 1(सी) क्रमशः मानक तीव्रता प्रकाश स्रोत और मानक संसूचक और प्रदीप्ति घनत्व मापी दिखाता है। बहुत उच्च गुणवत्ता वाले टंगस्टन फिलामेंट लैंप के रूप में ज्योति तीव्रता के लिए संदर्भ पैमाने को बनाए रखा जाता है। ये लैंप निर्माण दोष से मुक्त हैं, स्थिर हैं और उनके वैद्युत और प्रकाशमितीय राशियां लंबे समय तक अपरिवर्तित रहते हैं। NPL ज्योति तीव्रता का पैमाना 2856 K और 2800 K (नाममात्र) सहसंबद्ध वर्ण तापमान पर बनाए रखा जाता है। पैमाने की अनुकूलता की परख, ज्योति तीव्रता के संदर्भ मानक लैंपों को पीटीबी, जर्मनी से समय-समय पर अंशांकन करके किया जाता है। इस्तेमाल किया गया प्रकाशमापी एक पीटीबी अंशांकित व V(λ) संशोधित प्रकाशसंसूचक है जिसकी वर्णक्रमीय अनुक्रिया सीआईई के प्रकाशीय प्रभावकारिता फलन से लगभग मेल खाती है।
चित्र 1. ज्योति तीव्रता और प्रदीप्ति घनत्व मापन व्यवस्था
प्रकाशीय फ्लक्स अंशांकन सुविधाएं
निरपेक्ष प्रकाशीय फ्लक्स का मापन गोनियोफोटोमीटर (चित्र 2(ए)) का उपयोग करके किया जाता है। इस स्वचालित प्रणाली का उपयोग विभिन्न लैंपों के लिए कार्य मानक तैयार करने के लिए किया जाता है। इन कार्य मानकों का उपयोग करते हुए, लैंप और प्रकाश उद्योगों के लिए प्रकाशीय फ्लक्स अंशांकन किया जाता है। प्रकाशीय फ्लक्स मापन के लिए 3.0 मीटर (चित्र 2(बी)) और 1.0 मीटर (चित्र 2(सी)) व्यास के समेकित गोलों का उपयोग किया जाता है।पैमानों की अनुकूलता की जांच करने के लिए, संदर्भ मानक लैंप यानी, प्रकाशीय फ्लक्स के लिए पोलरॉन, 110V, 200W का उपयोग समय-समय पर PTB जर्मनी और BIPM, फ्रांस से अंशांकित किया जाता है।
चित्र 2. प्रकाशीय फ्लक्स मापन व्यवस्था
वर्ण तापमान व वर्ण निर्देशांक मापन
वर्ण तापमान मापन के लिए संदर्भ पैमाने बहुत उच्च गुणवत्ता वाले हैं। ये लैंप निर्माण दोष से मुक्त हैं, स्थिर हैं और उनके वैद्युत और प्रकाशमितीय राशियां लंबे समय तक अपरिवर्तित रहते हैं। वर्ण तापमान के तापदीप्त लैंप मानकों को एक प्रकाशमितीय बेंच पर दृश्यमान स्पेक्ट्रम के लाल और नीले हिस्से के अनुपात की परीक्षण और मानक स्रोत के लिए तुलना करके अथवा एक त्रिउद्दीपन वर्णमापी का उपयोग करके सीधे तापमान को माप कर अंशांकित किया जाता है। मापन व्यवस्था को चित्र 3 में दिखाया गया है। त्रिउद्दीपन वर्णमापी शीर्ष को चित्र 3(बी) में चित्रित किया गया है।
चित्र 3. वर्ण तापमान और वर्ण निर्देशांक मापन व्यवस्था
ज्योतिर्मयता मापन
ज्योतिर्मयता मानक फ्लक्स मानक का उपयोग करके प्रारम्भिक ( ab-initio) विधि द्वारा सृजित किया जाता है। ज्योतिर्मयता पैमाने को व्युत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले लैंप को एनपीएल संदर्भ मानकों का उपयोग करके उनके कुल प्रकाशीय फ्लक्स F के लिए अंशांकित किया जाता है। मुख को छोड़ने वाले प्रकाशीय फ्लक्स को फ़िल्टर के साथ प्रदान किए गए सिलिकॉन प्रकाश-डायोड प्रकाशमापी का उपयोग करके मापा जाता है। आगे ज्योतिर्मयतामापी का अंशांकन इस ज्योतिर्मयता मानक का उपयोग करके किया जाता है। अधिकांश अंशांकनों में, LMT के ज्योतिर्मयता मानक का उपयोग किया जाता है और ज्योतिर्मयता के मान को कम करने के लिए विभिन्न संचरण के गैर-चयनात्मक तटस्थ घनत्व फिल्टर का उपयोग किया जाता है। अंशांकन व्यवस्था चित्र 4 में दिखाई गई है।
चित्र 4. ज्योतिर्मयता मापन व्यवस्था
अनुभाग ने एक्सिकॉन की तिरछी रोशनी से उत्पन्न विपथन स्वरूप का उपयोग करके नियंत्रित तरीके से गैर-अपसारी प्रकाशिक शृंखला और दीर्घवृत्ताकार खोखले किरण पुंज के उत्पादन के लिए एक अनूठी विधि प्रस्तावित की है। प्रकाशिक शृंखलाएं संचरण परिवर्तनहीनता गुण के कारण फोकल गहराई में छोटी परास के लिए कायम रहती हैं, जबकि अपसारी शृंखला नियत संख्या के चमकीले धब्बों के साथ बोतल किरण पुंज से परे निर्मित होती है। तिरछे रूप से प्रकाशित एक्सिकॉन व्यवस्था के ज्यामितीय राशियों में मापे गए परिवर्तन ने क्रमशः दीर्घवृत्ताकार खोखले किरण पुंज के प्रकाशिक शृंखला और आकार के आयाम पर सटीक नियंत्रण की सुविधा प्रदान की है। सैद्धांतिक विश्लेषण सूक्ष्म नियंत्रण के साथ कम दूरी के गैर-अपसारी प्रकाशिक शृंखला और दीर्घवृत्ताकार अंधेरे खोखले किरण पुंज की पीढ़ी के लिए प्रयोगात्मक परिणामों की पुष्टि करता है। हमारे सर्वोत्तम ज्ञान के अनुसार, बेसेल और वृत्ताकार खोखले किरण पुंज के उत्पादन के अतिरिक्त यह एक्सिकॉन की क्षमता का विस्तार करने वाली पहली प्रायोगिक पद्धति है।
चित्र 5. एक्सिकॉन विपथन से गैर-अपसारी प्रकाशिक शृंखला के निर्माण की व्यवस्था
संदर्भ: “एक्सिकॉन एबेरेशन लीडिंग टू शॉर्ट-रेंज नॉन-डाइवर्जिंग ऑप्टिकल एरे एंड एलिप्टिकल डार्क हॉलो बीम,” ऑप्टिकल इंजीनियरिंग 57(5), 055106 (2018)
ट्यूमर निदान के लिए अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपिक अध्ययन – डॉ रंजना मेहरोत्रा
सामान्य और घातक स्तन ऊतकों के अवरक्त वर्णक्रम को 600 सेमी–1 से 4000 सेमी–1 परास में मापा जाता है। मापा स्पेक्ट्रोस्कोपिक विशेषताएं, जो ऊतकों के स्पेक्ट्रोस्कोपिक फिंगरप्रिंट होती हैं, में घातक और सामान्य ऊतकों के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी होती है। इस अध्ययन की नवीनता यह है कि स्पेक्ट्रोस्कोपिक आँकड़ों से हम घातक ऊतक को सामान्य से अलग कर सकते हैं। हमने विभिन्न आयु वर्ग के रोगियों से विभिन्न ग्रेड के घातकता के साथ स्तन के डक्टल कार्सिनोमा को संक्रमित करने के पच्चीस मामलों पर फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड (एफटीआईआर) आँकड़ों का विश्लेषण किया। अवरक्त वर्णक्रम सामान्य और कैंसरग्रस्त स्तन के ऊतकों के बीच महत्वपूर्ण वर्णक्रमीय अंतर प्रदर्शित करता है। विशेष रूप से प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और ग्लाइकोजन कंपन मोड के साथ-साथ लिपिड/प्रोटीन, प्रोटीन/न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन/ग्लाइकोजन के लिए बैंड तीव्रता अनुपात के वर्णक्रम में आवृत्ति और तीव्रता में परिवर्तन देखा जाता है। यह हमें सामान्य से रोगग्रस्त ऊतक में प्रसार गतिविधि में परिवर्तन का गुणात्मक और अर्द्ध मात्रात्मक मूल्यांकन करने की अनुमति देता है।
प्रकाशीय भंवरों का ध्रुवीकरण अध्ययन – वी. के. जायसवाल
हमने पारम्परिक प्रकाशिकी के साथ ध्रुवीकरण उलझे फोटॉनों को प्राप्त करने के लिए नई तकनीक का प्रदर्शन किया है जो ध्रुवीकरण भेद के गुणों को भी दर्शाता है। क्वांटम उलझाव का पारम्परिक सादृश्य भी ध्रुवीकरण और स्थानिक मॉडुलन के बीच अविभाज्यता के रूप में दिखाया गया है। गॉसियन और भंवर किरण पुंज के ध्रुवीकरण अध्ययन से पता चलता है कि फोटॉन की कक्षीय कोणीय संवेग और स्पिन कोणीय संवेग प्रक्रिया में युग्मित नहीं होती है।
प्रकाश से प्रकाश स्विचिंग – डॉ. पराग शर्मा
रोडोप्सिन प्रोटीन अणुओं में लेजर प्रेरित अरेखीय अवशोषण प्रक्रियाओं का सैद्धांतिक विश्लेषण किया गया है। परिणाम बहुत ही सरल पंप-जांच ज्यामिति में इन प्रोटीन अणुओं में संपूर्ण-प्रकाशिक स्विचिंग संक्रिया ‘प्रकाश से प्रकाश स्विचिंग’ की व्यवहार्यता को मान्य करते हैं। स्विचिंग गति को मिलीसेकंड से नैनोसेकंड समय तक परिष्कृत किया हुआ दिखाया गया है। विपर्यास के मामले में स्विच के प्रदर्शन को अणुओं की सान्द्रता को अनुकूलित करके भी परिष्कृत किया गया है।
श्री वी के जायसवाल
वरिष्ठ प्रधान वैज्ञानिक एवं प्रमुख,
प्रकाशीय विकिरण मापिकी अनुभाग
ईमेल: jaiswalvk@nplindia.org
फोन : +91 011-45608228
अंशांकन क्षमताएं
| राशि | परास | क्षेत्र व्याप्ति गुणक k = 2 पर मापन अनिश्चितता |
|---|---|---|
| ज्योति तीव्रता | 1 cd to 103 cd | ±1.4 - 1.6% |
| प्रकाशीय फ्लक्स | 1 lm to 2×104 lm | ±1.8 - 2.0% |
| प्रदीप्ति घनत्व | 1 lx to 5×103 lx | ±1.6 - 2.0% |
| ज्योतिर्मयता | 1 cd/m2 to 104cd/m2 | ±1.6 - 2.0% |
| सहसंबंधित वर्ण तापक्रम, वर्ण निर्देशांक | 2000 K to 7000 K | ±20 K ±0.002 unit |
| वर्णक्रमीय किरणन | तरंगदैर्ध्य परास 280 to 400 नैनोमीटर 400 to 800 नैनोमीटर 800 to 2500 नैनोमीटर |
±1.9 - 6.0% ±1.9% ±3.3 - 5.2% |
| राशि | परास | क्षेत्र व्याप्ति गुणक k = 2 पर मापन अनिश्चितता |
|---|---|---|
| एफटीआईआर | ||
| एनआईआर | ||
| वर्णक्रमीय परावर्तन 1. विकीर्ण 2. परावर्तक |
380 to 780 नैनोमीटर | ±1.5% |
| वर्णक्रमीय संचरण | 380 to 780 नैनोमीटर | ±1.5% |
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