নতুন অপটিক্যাল প্রযুক্তি কার্যকরভাবে বিপজ্জনক গ্যাস লিক সনাক্ত করে

কল্পনা করুন যে আপনি রঙহীন, গন্ধহীন গ্যাস ফুটোগুলি "দেখতে" সক্ষম হবেন যা পরিবেশগত ঝুঁকি এবং নিরাপত্তা ঝুঁকি সৃষ্টি করতে পারে।অপটিক্যাল গ্যাস ইমেজিং (ওজিআই) প্রযুক্তি অন্যথায় অদৃশ্য গ্যাস নির্গমনকে দৃশ্যমান করে এটি সম্ভব করে তোলেবিজ্ঞান কল্পকাহিনী থেকে অনেক দূরে, কঠোর বৈজ্ঞানিক নীতির উপর ভিত্তি করে এই উন্নত প্রকৌশল সমাধান শিল্প নিরাপত্তা এবং পরিবেশ সুরক্ষার জন্য একটি অপরিহার্য হাতিয়ার হয়ে উঠছে।

তাদের মূলত, ওজিআই ক্যামেরাগুলি ইনফ্রারেড বা তাপীয় ইমেজিং ক্যামেরার অত্যন্ত বিশেষীকৃত সংস্করণ। তাদের মৌলিক উপাদানগুলির মধ্যে লেন্স, ডিটেক্টর, সিগন্যাল প্রসেসিং ইলেকট্রনিক্স,এবং ভিউফাইন্ডার বা চিত্র প্রদর্শনের জন্য স্ক্রিনপ্রচলিত ইনফ্রারেড ক্যামেরার থেকে তাদের আলাদা করে তোলে কোয়ান্টাম ডিটেক্টর ব্যবহার করা যা নির্দিষ্ট গ্যাস শোষণ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য সংবেদনশীল।একচেটিয়া অপটিক্যাল ফিল্টারিং প্রযুক্তির সাথে মিলিত যা তাদের গ্যাস ফুটো "ধারণ" করতে সক্ষম করে.

ওজিআই ক্যামেরাগুলিতে কোয়ান্টাম ডিটেক্টর ব্যবহার করা হয় যা অত্যন্ত কম তাপমাত্রায় কাজ করতে হয়, সাধারণত প্রায় 70 কেলভিন (-203°C) ।ডিটেক্টর উপাদান মধ্যে ইলেকট্রন পরিবাহী ব্যান্ড ঝাঁপ দিতে যথেষ্ট শক্তি আছেযখন ক্রিওজেনিক তাপমাত্রায় ঠান্ডা করা হয়, তখন ইলেকট্রনগুলি এই গতিশীলতা হারায়, যা উপাদানটিকে অ-পরিবাহী করে তোলে। এই অবস্থায়, ইলেকট্রনগুলি তাদের গতিশীলতা হারাতে পারে।যখন নির্দিষ্ট শক্তির ফোটন ডিটেক্টরকে আঘাত করে, তারা ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে কন্ডাকশন ব্যান্ডে ইলেকট্রন উত্তেজিত করে, যা ঘটনাকারী বিকিরণের তীব্রতার সমানুপাতিক একটি ফটোক্রিম তৈরি করে।

লক্ষ্য গ্যাসের উপর নির্ভর করে, ওজিআই ক্যামেরা সাধারণত দুটি ধরণের কোয়ান্টাম ডিটেক্টর ব্যবহার করেঃ

• মিড ওয়েভ ইনফ্রারেড (এমডব্লিউআইআর) ক্যামেরা:মিথান এবং অনুরূপ গ্যাস সনাক্তকরণের জন্য ব্যবহৃত হয়, যা ইনডিয়াম অ্যান্টিমোনাইড (ইনএসবি) ডিটেক্টরগুলির সাথে 173K (-100 °C) এর নিচে শীতল করার প্রয়োজন হয়।
• লং ওয়েভ ইনফ্রারেড (এলডব্লিউআইআর) ক্যামেরা:সালফার হেক্সফ্লুরাইডের মতো গ্যাসের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, কোয়ান্টাম ওয়েল ইনফ্রারেড ফটোডেটেক্টর (কিউডাব্লুআইপি) ব্যবহার করে 8-12 মাইক্রোমিটার পরিসরে কাজ করে যা আরও কম তাপমাত্রা (70 কে / -203 ডিগ্রি সেলসিয়াস বা তারও কম) প্রয়োজন।

ইলেকট্রন রূপান্তর শুরু করার জন্য ফোটন শক্তিকে ডিটেক্টর উপাদানের ব্যান্ডগ্যাপ শক্তি (ΔE) অতিক্রম করতে হবে। যেহেতু ফোটন শক্তি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে বিপরীতভাবে সম্পর্কিত,সংক্ষিপ্ত/মধ্য তরঙ্গ ইনফ্রারেড ডিটেক্টর দীর্ঘ তরঙ্গ ডিটেক্টর তুলনায় উচ্চ শক্তি প্রয়োজন.

প্রয়োজনীয় ক্রায়োজেনিক পরিবেশ বজায় রাখতে, বেশিরভাগ ওজিআই ক্যামেরা স্টারলিং কুলার ব্যবহার করে।এই ডিভাইসগুলি শীতল প্রান্ত থেকে তাপ স্থানান্তর করতে স্টার্লিং চক্র ব্যবহার করে (ডিটেক্টর) dissipating জন্য গরম প্রান্তেযদিও স্টার্লিং কুলারগুলি খুব বেশি কার্যকর নয়, তবে তারা ইনফ্রারেড ক্যামেরা ডিটেক্টরের শীতলতার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

যেহেতু ফোকাল প্লেন অ্যারে (এফপিএ) এর প্রতিটি ডিটেক্টর লাভ এবং অফসেটের সামান্য পার্থক্য প্রদর্শন করে, তাই চিত্রগুলির জন্য ক্যালিব্রেশন এবং অভিন্নতা সংশোধন প্রয়োজন।ক্যামেরা সফটওয়্যার দ্বারা স্বয়ংক্রিয়ভাবে সম্পন্ন, উচ্চ মানের তাপ ইমেজিং আউটপুট নিশ্চিত।

ওজিআই ক্যামেরার গ্যাস-নির্দিষ্ট সনাক্তকরণের মূল চাবিকাঠি তাদের বর্ণালী ফিল্টারিং পদ্ধতিতে রয়েছে।ডিটেক্টরের সামনে ইনস্টল করা একটি সংকীর্ণ ব্যান্ড ফিল্টার (এবং বিকিরণ বিনিময় রোধ করার জন্য এটির পাশে শীতল) শুধুমাত্র নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিকিরণ পাস করার অনুমতি দেয়, একটি অত্যন্ত সংকীর্ণ ট্রান্সমিশন ব্যান্ড তৈরি করে যা বর্ণালী অভিযোজন নামে পরিচিত।

বেশিরভাগ গ্যাসযুক্ত যৌগগুলি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর নির্ভরশীল ইনফ্রারেড শোষণ প্রদর্শন করে। উদাহরণস্বরূপ, প্রোপেন এবং মিথেন নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে স্বতন্ত্র শোষণের শিখর প্রদর্শন করে।OGI ক্যামেরা ফিল্টারগুলি লক্ষ্য গ্যাসের দ্বারা শোষিত ইনফ্রারেড শক্তির সনাক্তকরণকে সর্বাধিকতর করার জন্য এই শোষণ শিখরগুলির সাথে সারিবদ্ধ.

উদাহরণস্বরূপ, বেশিরভাগ হাইড্রোকার্বন ৩.৩ মাইক্রোমিটারের কাছাকাছি শক্তি শোষণ করে, তাই এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কেন্দ্রে একটি ফিল্টার একাধিক গ্যাস সনাক্ত করতে পারে।ইথিলিনের মতো কিছু যৌগিকের একাধিক শক্তিশালী শোষণ ব্যান্ড রয়েছে, দীর্ঘ তরঙ্গ সেন্সরগুলি প্রায়শই মিড-ওয়েভ বিকল্পগুলির তুলনায় সনাক্তকরণের জন্য আরও সংবেদনশীল প্রমাণ করে।

ফিল্টার নির্বাচন করে যা কেবলমাত্র এমন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মধ্যে ক্যামেরার অপারেশনকে অনুমতি দেয় যেখানে লক্ষ্য গ্যাসগুলি শক্তিশালী শোষণ শিখর (বা সংক্রমণ উপত্যকা) প্রদর্শন করে, প্রযুক্তিটি গ্যাসের দৃশ্যমানতা বাড়ায়।গ্যাস কার্যকরভাবে এই বর্ণালী অঞ্চলে আরো ব্যাকগ্রাউন্ড বিকিরণ "ব্লক".

যান্ত্রিক দৃষ্টিকোণ থেকে, গ্যাসের অণুগুলি স্প্রিংস দ্বারা সংযুক্ত গোলকের মতো। পারমাণবিক সংখ্যা, আকার, ভর এবং "স্প্রিং" স্থিতিস্থাপকতার উপর ভিত্তি করে, অণুগুলি অনুবাদ করতে পারে, অক্ষ বরাবর কম্পন করতে পারে, ঘুরতে পারে,ঘুরানো, প্রসারিত, বা নির্দিষ্ট দিকের মধ্যে ঝাঁকুনি।

হিলিয়ামের মতো সহজ এক পরমাণু অণুগুলি কেবল অনুবাদ গতি প্রদর্শন করে। হোমোনুক্লিয়ার ডায়াটমিক অণুগুলি (যেমন হাইড্রোজেন, নাইট্রোজেন) ঘূর্ণন গতি যুক্ত করে। জটিল পলিয়াটমিক অণুগুলি (যেমন,কার্বন ডাই অক্সাইড, মিথেন) বৃহত্তর যান্ত্রিক স্বাধীনতা রয়েছে, যা একাধিক ঘূর্ণন এবং কম্পন রূপান্তর সক্ষম করে যা দক্ষতার সাথে তাপ শোষণ করে এবং তাপ নির্গত করে।এই রূপান্তরগুলির মধ্যে কিছু ইনফ্রারেড স্পেকট্রামের মধ্যে পড়ে যা OGI ক্যামেরা দ্বারা সনাক্ত করা যায়.

আণবিক ফোটন শোষণের জন্য, অণুতে একটি ডিপোল মোমন্ট থাকতে হবে যা ঘটনাকারী ফোটনের ফ্রিকোয়েন্সিতে সংক্ষিপ্তভাবে দোলতে সক্ষম।এই কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল মিথস্ক্রিয়া ফোটনের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তিকে অণুতে স্থানান্তর করতে সক্ষম করে.

OGI ক্যামেরা প্রাকৃতিক পরিবেশে কিছু অণুর ইনফ্রারেড শোষণের বৈশিষ্ট্যগুলিকে দৃশ্যমান করে তোলে।ক্যামেরার এফপিএ এবং অপটিক্যাল সিস্টেম বিশেষভাবে অত্যন্ত সংকীর্ণ বর্ণালী ব্যান্ড (শত শত ন্যানোমিটার) এর মধ্যে কাজ করার জন্য সুরক্ষিতশুধুমাত্র ফিল্টার দ্বারা সংজ্ঞায়িত ইনফ্রারেড অঞ্চলে শোষণকারী গ্যাসগুলি সনাক্তযোগ্য হয়ে ওঠে।

যখন ফাঁস মুক্ত দৃশ্য চিত্রিত করা হয়, তখন ক্যামেরার লেন্স এবং ফিল্টারের মাধ্যমে পটভূমি বস্তুগুলি ইনফ্রারেড বিকিরণ নির্গত করে এবং প্রতিফলিত করে। ফিল্টারটি শুধুমাত্র নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে ডিটেক্টরকে প্রেরণ করে,অপরিশোধিত বিকিরণ তীব্রতার চিত্র তৈরি করেযদি ক্যামেরা এবং ব্যাকগ্রাউন্ডের মধ্যে একটি গ্যাস মেঘ বিদ্যমান থাকে এবং ফিল্টারের পাসব্যান্ডের মধ্যে বিকিরণ শোষণ করে তবে ক্লাউডের মাধ্যমে ডিটেক্টরকে পৌঁছায়।

মেঘের দৃশ্যমানতার জন্য, মেঘ এবং পটভূমির মধ্যে পর্যাপ্ত বিকিরণ বিপরীতে থাকতে হবে। মূলত, মেঘ থেকে বেরিয়ে আসা বিকিরণটি প্রবেশের থেকে আলাদা হতে হবে।যেহেতু মেঘ থেকে আণবিক বিকিরণ প্রতিফলন অপ্রয়োজনীয়, সমালোচনামূলক ফ্যাক্টর মেঘ এবং পটভূমির মধ্যে দৃশ্যমান তাপমাত্রা পার্থক্য হয়ে ওঠে।

• লক্ষ্য গ্যাস ক্যামেরা অপারেটিং ব্যান্ড ইনফ্রারেড বিকিরণ শোষণ করতে হবে
• গ্যাস মেঘ অবশ্যই ব্যাকগ্রাউন্ডের সাথে বিকিরণ বিপরীতে প্রদর্শন করতে হবে
• মেঘের দৃশ্যমান তাপমাত্রা ব্যাকগ্রাউন্ড থেকে ভিন্ন হতে হবে
• গতি মেঘের দৃশ্যমানতা উন্নত করে
• সঠিকভাবে ক্যালিব্রেটেড তাপমাত্রা পরিমাপ ক্ষমতা সহায়তা ডেল্টা টি (দৃশ্যমান তাপমাত্রা পার্থক্য) মূল্যায়ন

অপটিক্যাল গ্যাস ইমেজিং প্রযুক্তি অদৃশ্য গ্যাস ফুটো দৃশ্যমান করে শিল্প নিরাপত্তা এবং পরিবেশ সুরক্ষায় উল্লেখযোগ্যভাবে অবদান রাখে।এবং আরো পরিচ্ছন্ন সৃষ্টি করা, নিরাপদ পরিবেশ।