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तरल नमूनों के ट्रेस विश्लेषण का जीवन विज्ञान और पर्यावरण निगरानी में व्यापक अनुप्रयोग है।इस कार्य में, हमने अवशोषण के अति संवेदनशील निर्धारण के लिए मेटल वेवगाइड केशिकाओं (एमसीसी) पर आधारित एक कॉम्पैक्ट और सस्ता फोटोमीटर विकसित किया है।ऑप्टिकल पथ को बहुत बढ़ाया जा सकता है, और एमडब्ल्यूसी की भौतिक लंबाई से कहीं अधिक लंबा, क्योंकि नालीदार चिकनी धातु की दीवारों से बिखरी हुई रोशनी को घटना के कोण की परवाह किए बिना केशिका के भीतर समाहित किया जा सकता है।नए गैर-रेखीय ऑप्टिकल प्रवर्धन और तेज़ नमूना स्विचिंग और ग्लूकोज का पता लगाने के कारण सामान्य क्रोमोजेनिक अभिकर्मकों का उपयोग करके 5.12 एनएम तक कम सांद्रता प्राप्त की जा सकती है।
उपलब्ध क्रोमोजेनिक अभिकर्मकों और सेमीकंडक्टर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों1,2,3,4,5 की प्रचुरता के कारण तरल नमूनों के ट्रेस विश्लेषण के लिए फोटोमेट्री का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।पारंपरिक क्युवेट-आधारित अवशोषण निर्धारण की तुलना में, तरल वेवगाइड (एलडब्ल्यूसी) केशिकाएं जांच प्रकाश को केशिका1,2,3,4,5 के अंदर रखकर प्रतिबिंबित (टीआईआर) करती हैं।हालाँकि, आगे सुधार के बिना, ऑप्टिकल पथ केवल LWC3.6 की भौतिक लंबाई के करीब है, और LWC की लंबाई 1.0 मीटर से अधिक बढ़ाने से मजबूत प्रकाश क्षीणन और बुलबुले आदि का उच्च जोखिम होगा। 3, 7. ऑप्टिकल पथ सुधार के लिए प्रस्तावित बहु-प्रतिबिंब सेल के संबंध में, पता लगाने की सीमा में केवल 2.5-8.9 के कारक से सुधार हुआ है।
वर्तमान में एलडब्ल्यूसी के दो मुख्य प्रकार हैं, अर्थात् टेफ्लॉन एएफ केशिकाएं (केवल ~ 1.3 का अपवर्तक सूचकांक, जो पानी की तुलना में कम है) और टेफ्लॉन एएफ या धातु फिल्म 1,3,4 के साथ लेपित सिलिका केशिकाएं।ढांकता हुआ सामग्रियों के बीच इंटरफेस पर टीआईआर प्राप्त करने के लिए, कम अपवर्तक सूचकांक और उच्च प्रकाश घटना कोण वाली सामग्रियों की आवश्यकता होती है3,6,10।टेफ्लॉन एएफ केशिकाओं के संबंध में, टेफ्लॉन एएफ अपनी छिद्रपूर्ण संरचना3,11 के कारण सांस लेने योग्य है और पानी के नमूनों में थोड़ी मात्रा में पदार्थों को अवशोषित कर सकता है।टेफ्लॉन एएफ या धातु के साथ बाहर लेपित क्वार्ट्ज केशिकाओं के लिए, क्वार्ट्ज का अपवर्तक सूचकांक (1.45) अधिकांश तरल नमूनों (उदाहरण के लिए पानी के लिए 1.33)3,6,12,13 से अधिक है।अंदर एक धातु फिल्म के साथ लेपित केशिकाओं के लिए, परिवहन गुणों का अध्ययन किया गया है14,15,16,17,18, लेकिन कोटिंग प्रक्रिया जटिल है, धातु फिल्म की सतह में एक खुरदरी और छिद्रपूर्ण संरचना4,19 है।
इसके अलावा, वाणिज्यिक एलडब्ल्यूसी (एएफ टेफ्लॉन कोटेड कैपिलरीज और एएफ टेफ्लॉन कोटेड सिलिका कैपिलरीज, वर्ल्ड प्रिसिजन इंस्ट्रूमेंट्स, इंक.) के कुछ अन्य नुकसान हैं, जैसे: दोषों के लिए।.टीआईआर3,10, (2) टी-कनेक्टर (केशिकाओं, फाइबर और इनलेट/आउटलेट ट्यूबों को जोड़ने के लिए) की बड़ी मृत मात्रा हवा के बुलबुले10 को फंसा सकती है।
साथ ही, मधुमेह, लीवर सिरोसिस और मानसिक बीमारी20 के निदान के लिए ग्लूकोज के स्तर का निर्धारण बहुत महत्वपूर्ण है।और कई पहचान विधियां जैसे फोटोमेट्री (स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री 21, 22, 23, 24, 25 और कागज 26, 27, 28 पर वर्णमिति सहित), गैल्वेनोमेट्री 29, 30, 31, फ्लोरोमेट्री 32, 33, 34, 35, ऑप्टिकल पोलारिमेट्री 36, सतह प्लास्मोन अनुनाद।37, फैब्री-पेरोट कैविटी 38, इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री 39 और केशिका वैद्युतकणसंचलन 40,41 इत्यादि।हालाँकि, इनमें से अधिकांश तरीकों के लिए महंगे उपकरण की आवश्यकता होती है, और कई नैनोमोलर सांद्रता पर ग्लूकोज का पता लगाना एक चुनौती बनी हुई है (उदाहरण के लिए, फोटोमेट्रिक माप21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 के लिए, ग्लूकोज की सबसे कम सांद्रता)।जब प्रशिया के नीले नैनोकणों को पेरोक्सीडेज नकल के रूप में उपयोग किया गया था तो सीमा केवल 30 एनएम थी)।नैनोमोलर ग्लूकोज विश्लेषण अक्सर आणविक-स्तरीय सेलुलर अध्ययनों के लिए आवश्यक होते हैं जैसे मानव प्रोस्टेट कैंसर के विकास को रोकना और समुद्र में प्रोक्लोरोकोकस के CO2 निर्धारण व्यवहार।
इस लेख में, मेटल वेवगाइड केशिका (MWC) पर आधारित एक कॉम्पैक्ट, सस्ता फोटोमीटर, एक इलेक्ट्रोपॉलिश आंतरिक सतह के साथ एक SUS316L स्टेनलेस स्टील केशिका, अल्ट्रासेंसिटिव अवशोषण निर्धारण के लिए विकसित किया गया था।चूंकि प्रकाश आपतन कोण की परवाह किए बिना धातु केशिकाओं के अंदर फंस सकता है, नालीदार और चिकनी धातु सतहों पर प्रकाश बिखरने से ऑप्टिकल पथ को काफी बढ़ाया जा सकता है, और एमडब्ल्यूसी की भौतिक लंबाई से काफी लंबा है।इसके अलावा, मृत मात्रा को कम करने और बुलबुले के फंसने से बचने के लिए ऑप्टिकल कनेक्शन और द्रव इनलेट/आउटलेट के लिए एक साधारण टी-कनेक्टर डिज़ाइन किया गया था।7 सेमी एमडब्ल्यूसी फोटोमीटर के लिए, गैर-रेखीय ऑप्टिकल पथ और तेज़ नमूना स्विचिंग की नई वृद्धि के कारण 1 सेमी क्युवेट के साथ वाणिज्यिक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर की तुलना में पता लगाने की सीमा में लगभग 3000 गुना सुधार हुआ है, और ग्लूकोज का पता लगाने की एकाग्रता भी प्राप्त की जा सकती है।सामान्य क्रोमोजेनिक अभिकर्मकों का उपयोग करके केवल 5.12 एनएम।
जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, एमडब्ल्यूसी-आधारित फोटोमीटर में ईपी ग्रेड इलेक्ट्रोपॉलिश आंतरिक सतह के साथ 7 सेमी लंबा एमडब्ल्यूसी, एक लेंस के साथ 505 एनएम एलईडी, एक समायोज्य लाभ फोटोडिटेक्टर और ऑप्टिकल युग्मन और तरल इनपुट के लिए दो होते हैं।बाहर निकलना।आने वाले नमूने को स्विच करने के लिए पाइक इनलेट ट्यूब से जुड़े तीन-तरफा वाल्व का उपयोग किया जाता है।पीक ट्यूब क्वार्ट्ज प्लेट और एमडब्ल्यूसी के खिलाफ अच्छी तरह फिट बैठती है, इसलिए टी-कनेक्टर में मृत मात्रा को न्यूनतम रखा जाता है, जिससे हवा के बुलबुले को प्रभावी ढंग से फंसने से रोका जा सकता है।इसके अलावा, टी-पीस क्वार्ट्ज प्लेट के माध्यम से कोलिमेटेड बीम को एमडब्ल्यूसी में आसानी से और कुशलता से पेश किया जा सकता है।
बीम और तरल नमूने को टी-पीस के माध्यम से एमसीसी में पेश किया जाता है, और एमसीसी से गुजरने वाली बीम को एक फोटोडिटेक्टर द्वारा प्राप्त किया जाता है।दागदार या खाली नमूनों के आने वाले समाधानों को बारी-बारी से तीन-तरफा वाल्व के माध्यम से आईसीसी में पेश किया गया।बीयर के नियम के अनुसार, रंगीन नमूने के ऑप्टिकल घनत्व की गणना समीकरण से की जा सकती है।1.10
जहां Vcolor और Vblank क्रमशः रंग और रिक्त नमूने एमसीसी में पेश किए जाने पर फोटोडिटेक्टर के आउटपुट सिग्नल होते हैं, और एलईडी बंद होने पर Vdark फोटोडिटेक्टर का पृष्ठभूमि सिग्नल होता है।आउटपुट सिग्नल ΔV = Vcolor-Vblank में परिवर्तन को नमूनों को स्विच करके मापा जा सकता है।समीकरण के अनुसार.जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, यदि ΔV, Vblank-Vdark से बहुत छोटा है, तो नमूना स्विचिंग योजना का उपयोग करते समय, Vblank (जैसे बहाव) में छोटे परिवर्तन AMWC मान पर बहुत कम प्रभाव डाल सकते हैं।
क्युवेट-आधारित स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के साथ एमडब्ल्यूसी-आधारित फोटोमीटर के प्रदर्शन की तुलना करने के लिए, इसकी उत्कृष्ट रंग स्थिरता और अच्छी एकाग्रता-अवशोषण रैखिकता के कारण रंग नमूने के रूप में एक लाल स्याही समाधान का उपयोग किया गया था, डीआई एच 2 ओ को एक खाली नमूने के रूप में इस्तेमाल किया गया था।.जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है, विलायक के रूप में DI H2O का उपयोग करके क्रमिक कमजोर पड़ने की विधि द्वारा लाल स्याही समाधान की एक श्रृंखला तैयार की गई थी।नमूना 1 (एस1), बिना पतला मूल लाल पेंट की सापेक्ष सांद्रता 1.0 के रूप में निर्धारित की गई थी।अंजीर पर.चित्र 2 8.0 × 10–3 (बाएं) से 8.2 × 10–10 (दाएं) तक की सापेक्ष सांद्रता (तालिका 1 में सूचीबद्ध) के साथ 11 लाल स्याही नमूनों (एस 4 से एस 14) की ऑप्टिकल तस्वीरें दिखाता है।
नमूना 6 के माप परिणाम चित्र में दिखाए गए हैं।3(ए).दागदार और खाली नमूनों के बीच स्विच करने के बिंदुओं को चित्र में दोहरे तीर "↔" द्वारा चिह्नित किया गया है।यह देखा जा सकता है कि रंग नमूनों से रिक्त नमूनों पर स्विच करने पर आउटपुट वोल्टेज तेजी से बढ़ता है और इसके विपरीत।जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, Vcolor, Vblank और संबंधित ΔV प्राप्त किया जा सकता है।
(ए) एमडब्ल्यूसी-आधारित फोटोमीटर का उपयोग करके नमूना 6, (बी) नमूना 9, (सी) नमूना 13, और (डी) नमूना 14 के लिए माप परिणाम।
नमूने 9, 13, और 14 के माप परिणाम चित्र में दिखाए गए हैं।3(बी)-(डी), क्रमशः।जैसा कि चित्र 3(डी) में दिखाया गया है, मापा गया ΔV केवल 5 nV है, जो शोर मान (2 nV) का लगभग 3 गुना है।एक छोटे ΔV को शोर से अलग करना मुश्किल है।इस प्रकार, पता लगाने की सीमा 8.2×10-10 (नमूना 14) की सापेक्ष सांद्रता तक पहुंच गई।समीकरणों की सहायता से.1. AMWC अवशोषण की गणना मापा Vcolor, Vblank और Vdark मानों से की जा सकती है।104 V के लाभ वाले फोटोडिटेक्टर के लिए डार्क -0.68 μV है।सभी नमूनों के माप परिणाम तालिका 1 में संक्षेपित हैं और पूरक सामग्री में पाए जा सकते हैं।जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है, उच्च सांद्रता में पाया गया अवशोषण संतृप्त होता है, इसलिए 3.7 से ऊपर का अवशोषण एमडब्ल्यूसी-आधारित स्पेक्ट्रोमीटर से नहीं मापा जा सकता है।
तुलना के लिए, एक लाल स्याही का नमूना भी एक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के साथ मापा गया था और मापा गया एक्यूवेट अवशोषण चित्र 4 में दिखाया गया है। 505 एनएम पर एक्यूवेट मान (जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है) नमूने 10, 11, या 12 (जैसा कि इनसेट में दिखाया गया है) के वक्रों का संदर्भ देकर प्राप्त किया गया था।चित्र 4) को आधार रेखा के रूप में।जैसा कि दिखाया गया है, पता लगाने की सीमा 2.56 x 10-6 (नमूना 9) की सापेक्ष सांद्रता तक पहुंच गई क्योंकि नमूने 10, 11 और 12 के अवशोषण वक्र एक दूसरे से अप्रभेद्य थे।इस प्रकार, एमडब्ल्यूसी-आधारित फोटोमीटर का उपयोग करते समय, क्युवेट-आधारित स्पेक्ट्रोफोटोमीटर की तुलना में पता लगाने की सीमा में 3125 के कारक का सुधार हुआ था।
निर्भरता अवशोषण-एकाग्रता चित्र 5 में प्रस्तुत की गई है।क्युवेट माप के लिए, अवशोषण 1 सेमी की पथ लंबाई पर स्याही एकाग्रता के समानुपाती होता है।जबकि, एमडब्ल्यूसी-आधारित मापों के लिए, कम सांद्रता पर अवशोषण में एक गैर-रेखीय वृद्धि देखी गई।बीयर के नियम के अनुसार, अवशोषण ऑप्टिकल पथ की लंबाई के समानुपाती होता है, इसलिए अवशोषण लाभ AEF (समान स्याही सांद्रता पर AEF = AMWC/Acuvette के रूप में परिभाषित) क्युवेट की ऑप्टिकल पथ लंबाई के लिए MWC का अनुपात है।जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, उच्च सांद्रता पर, स्थिर AEF लगभग 7.0 है, जो उचित है क्योंकि MWC की लंबाई 1 सेमी क्युवेट की लंबाई से बिल्कुल 7 गुना अधिक है। हालाँकि, कम सांद्रता (संबंधित सांद्रता <1.28 × 10-5) पर, एईएफ घटती एकाग्रता के साथ बढ़ता है और क्युवेट-आधारित माप के वक्र को एक्सट्रपलेशन करके 8.2 × 10-10 की संबंधित एकाग्रता पर 803 के मूल्य तक पहुंच जाएगा। हालाँकि, कम सांद्रता (संबंधित सांद्रता <1.28 × 10-5) पर, एईएफ घटती एकाग्रता के साथ बढ़ता है और क्युवेट-आधारित माप के वक्र को एक्सट्रपलेशन करके 8.2 × 10-10 की संबंधित एकाग्रता पर 803 के मूल्य तक पहुंच जाएगा। एक नया संस्करण देखें еличивается с уменьшением концентрации и может достигать значения 803 п ри относительной концентрации 8,2 × 10–10 при экстраполяции кривой измерени यह एक अच्छा विकल्प है। हालाँकि, कम सांद्रता (सापेक्ष सांद्रता <1.28 × 10-5) पर, एईएफ घटती सांद्रता के साथ बढ़ता है और क्युवेट-आधारित माप वक्र से एक्सट्रपलेशन करने पर 8.2 × 10-10 की सापेक्ष सांद्रता पर 803 के मूल्य तक पहुंच सकता है।然而,在低浓度（相关浓度<1.28 × 10-5 ）下,AEF 随着浓度的降低而增加,并且通过外推基于比8.2 × 10-10 मॉडल, 803 इंच।उत्तर: 8.2 × 10-10, 8.2 × 10-10, 803 803 803 100 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 803 803 10 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается с уменьшением концентрации, और при экстраполяции кривой एक अन्य उत्पाद के बारे में अधिक जानकारी चरण 8,2 × 10-10 803। हालाँकि, कम सांद्रता (प्रासंगिक सांद्रता <1.28 × 10-5) पर एईडी घटती एकाग्रता के साथ बढ़ता है, और जब क्युवेट-आधारित माप वक्र से एक्सट्रपलेशन किया जाता है, तो यह 8.2 × 10-10 803 के सापेक्ष एकाग्रता मूल्य तक पहुंच जाता है।इसके परिणामस्वरूप 803 सेमी (एईएफ × 1 सेमी) का एक संगत ऑप्टिकल पथ प्राप्त होता है, जो एमडब्ल्यूसी की भौतिक लंबाई से काफी लंबा है, और यहां तक ​​कि व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सबसे लंबे एलडब्ल्यूसी (वर्ल्ड प्रिसिजन इंस्ट्रूमेंट्स, इंक. से 500 सेमी) से भी लंबा है।डोको इंजीनियरिंग एलएलसी की लंबाई 200 सेमी है)।एलडब्ल्यूसी में अवशोषण में यह गैर-रैखिक वृद्धि पहले दर्ज नहीं की गई है।
अंजीर पर.6(ए)-(सी) क्रमशः एमडब्ल्यूसी अनुभाग की आंतरिक सतह की एक ऑप्टिकल छवि, एक माइक्रोस्कोप छवि और एक ऑप्टिकल प्रोफाइलर छवि दिखाएं।जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।6(ए), आंतरिक सतह चिकनी और चमकदार है, दृश्य प्रकाश को प्रतिबिंबित कर सकती है, और अत्यधिक परावर्तक है।जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।6(बी), धातु की विकृति और क्रिस्टलीय प्रकृति के कारण, चिकनी सतह पर छोटे मेसा और अनियमितताएं दिखाई देती हैं। छोटे क्षेत्र (<5 μm×5 μm) को देखते हुए, अधिकांश सतह का खुरदरापन 1.2 एनएम से कम है (चित्र 6(सी))। एक छोटे से क्षेत्र (<5 μm×5 μm) को देखते हुए, अधिकांश सतह का खुरदरापन 1.2 एनएम से कम है (चित्र 6(सी))। अधिक पढ़ें составляет менее 1,2 нм (рис. 6(в)). छोटे क्षेत्र (<5 µm×5 µm) के कारण, अधिकांश सतह का खुरदरापन 1.2 एनएम से कम है (चित्र 6(सी))।अधिकतम 5 μm×5 μm, 1.2 nm (6 μc) की आवश्यकता होती है।अधिकतम 5 μm×5 μm, 1.2 nm (6 μc) की आवश्यकता होती है। उत्तर: хностей составляет менее 1,2 нм (рис. 6(в)). छोटे क्षेत्र (<5 µm × 5 µm) को ध्यान में रखते हुए, अधिकांश सतहों का खुरदरापन 1.2 एनएम (चित्र 6(सी)) से कम है।
(ए) ऑप्टिकल छवि, (बी) माइक्रोस्कोप छवि, और (सी) एमडब्ल्यूसी कट की आंतरिक सतह की ऑप्टिकल छवि।
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।7(ए), केशिका में ऑप्टिकल पथ एलओपी घटना के कोण θ (एलओपी = एलसी/सिनθ, जहां एलसी केशिका की भौतिक लंबाई है) द्वारा निर्धारित किया जाता है।डीआई एच2ओ से भरी टेफ्लॉन एएफ केशिकाओं के लिए, आपतन कोण 77.8° के क्रांतिक कोण से अधिक होना चाहिए, इसलिए एलओपी बिना किसी और सुधार3.6 के 1.02 × एलसी से कम है।जबकि, एमडब्ल्यूसी के साथ, केशिका के अंदर प्रकाश का बंधन अपवर्तनांक या आपतन कोण से स्वतंत्र होता है, इसलिए जैसे-जैसे आपतन कोण घटता है, प्रकाश पथ केशिका की लंबाई (एलओपी »एलसी) से अधिक लंबा हो सकता है।जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।7(बी), नालीदार धातु की सतह प्रकाश प्रकीर्णन को प्रेरित कर सकती है, जो ऑप्टिकल पथ को काफी बढ़ा सकती है।
इसलिए, एमडब्ल्यूसी के लिए दो प्रकाश पथ हैं: प्रतिबिंब के बिना प्रत्यक्ष प्रकाश (एलओपी = एलसी) और साइड की दीवारों के बीच कई प्रतिबिंबों के साथ सॉटूथ प्रकाश (एलओपी »एलसी)।बीयर के नियम के अनुसार, प्रेषित प्रत्यक्ष और ज़िगज़ैग प्रकाश की तीव्रता को क्रमशः PS×exp(-α×LC) और PZ×exp(-α×LOP) के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, जहां स्थिरांक α अवशोषण गुणांक है, जो पूरी तरह से स्याही एकाग्रता पर निर्भर करता है।
उच्च सांद्रता स्याही (उदाहरण के लिए, संबंधित सांद्रता> 1.28 × 10-5) के लिए, ज़िगज़ैग-प्रकाश अत्यधिक क्षीण होता है और बड़े अवशोषण-गुणांक और इसके बहुत लंबे ऑप्टिकल-पथ के कारण इसकी तीव्रता सीधे-प्रकाश की तुलना में बहुत कम होती है। उच्च सांद्रता स्याही (उदाहरण के लिए, संबंधित सांद्रता> 1.28 × 10-5) के लिए, ज़िगज़ैग-प्रकाश अत्यधिक क्षीण होता है और बड़े अवशोषण-गुणांक और इसके बहुत लंबे ऑप्टिकल-पथ के कारण इसकी तीव्रता सीधे-प्रकाश की तुलना में बहुत कम होती है। Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрац ия >1,28 × 10-5) зигзагоообразный свет сильно затухает, а его интенсивность намно अब नहीं, जब तक आप भुगतान नहीं कर लेते, तब तक आपके पास एक पैसा और पैसा नहीं है यह एक और विकल्प है। उच्च सांद्रता स्याही (उदाहरण के लिए सापेक्ष सांद्रता> 1.28×10-5) के लिए, ज़िगज़ैग प्रकाश दृढ़ता से क्षीण होता है और बड़े अवशोषण गुणांक और बहुत लंबे ऑप्टिकल उत्सर्जन के कारण इसकी तीव्रता प्रत्यक्ष प्रकाश की तुलना में बहुत कम होती है।रास्ता।对于高浓度墨水（例如,相关浓度>1.28×10-5）,Z字形光衰减很大,其强度远低于直光，这是由于吸收系数大,光学时间更长。1.28x10-5光 , 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентраци और >1,28×10-5) зигзагоообразный свет значительно ослабляется, и его интенсивнос यह अभी भी संभव नहीं है, क्योंकि आप अपने व्यक्तिगत भुगतान के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त कर सकते हैं और एक और अधिक पढ़ें. उच्च सांद्रता स्याही (उदाहरण के लिए, प्रासंगिक सांद्रता> 1.28×10-5) के लिए, ज़िगज़ैग प्रकाश काफी क्षीण हो जाता है और बड़े अवशोषण गुणांक और लंबे ऑप्टिकल समय के कारण इसकी तीव्रता प्रत्यक्ष प्रकाश की तुलना में बहुत कम होती है।छोटी सी सड़क.इस प्रकार, प्रत्यक्ष प्रकाश अवशोषण निर्धारण (एलओपी=एलसी) पर हावी रहा और एईएफ को ~7.0 पर स्थिर रखा गया। इसके विपरीत, जब स्याही की सांद्रता कम होने के साथ अवशोषण-गुणांक कम हो जाता है (उदाहरण के लिए, संबंधित सांद्रता <1.28 × 10-5), तो ज़िगज़ैग-प्रकाश की तीव्रता सीधे-प्रकाश की तुलना में अधिक तेजी से बढ़ जाती है और फिर ज़िगज़ैग-प्रकाश अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाना शुरू कर देता है। इसके विपरीत, जब स्याही की सांद्रता कम होने के साथ अवशोषण-गुणांक कम हो जाता है (उदाहरण के लिए, संबंधित सांद्रता <1.28 × 10-5), तो ज़िगज़ैग-प्रकाश की तीव्रता सीधे-प्रकाश की तुलना में अधिक तेजी से बढ़ जाती है और फिर ज़िगज़ैग-प्रकाश अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाना शुरू कर देता है। Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением конц ентрации чернил (например, относительная концентрация <1,28 × 10-5), интенсивн ость зигзагооообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, और यह एक अन्य समस्या है। इसके विपरीत, जब स्याही की सांद्रता कम होने के साथ अवशोषण गुणांक कम हो जाता है (उदाहरण के लिए, सापेक्ष सांद्रता <1.28×10-5), तो ज़िगज़ैग प्रकाश की तीव्रता प्रत्यक्ष प्रकाश की तुलना में तेज़ी से बढ़ जाती है, और फिर ज़िगज़ैग प्रकाश चलना शुरू हो जाता है।अधिक महत्वपूर्ण भूमिका.相反,当吸收系数随着墨水浓度的降低而降低时（例如,相关浓度<1.28×10-5）,Z字形光的强度比直光增加得更快，然后Z字形光开始发挥作用一个更重要的角色。， ， 当 吸收 系数 随着 墨 水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 相关 浓度 浓度 <1.28 × 10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 , 然后 z 字形光 发挥 作用 一 个 重要 重要 重要 更 更 更更 更 更 更 更 HI的角色। और अधिक पढ़ें центрации чернил (например, соответствующая концентрация < 1,28×10-5), интенс ивность зигзагоообразного света увеличивается быстрее, чем прямого, и тогд а зигзагооообразный свет начинает играть более важную роль. इसके विपरीत, जब स्याही की सांद्रता कम होने के साथ अवशोषण गुणांक कम हो जाता है (उदाहरण के लिए, संबंधित सांद्रता <1.28×10-5), तो ज़िगज़ैग प्रकाश की तीव्रता प्रत्यक्ष प्रकाश की तुलना में तेज़ी से बढ़ती है, और फिर ज़िगज़ैग प्रकाश अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाना शुरू कर देता है।भूमिका चरित्र.इसलिए, सॉटूथ ऑप्टिकल पथ (एलओपी »एलसी) के कारण, एईएफ को 7.0 से कहीं अधिक बढ़ाया जा सकता है।वेवगाइड मोड सिद्धांत का उपयोग करके एमडब्ल्यूसी की सटीक प्रकाश संचरण विशेषताओं को प्राप्त किया जा सकता है।
ऑप्टिकल पथ में सुधार के अलावा, तेज़ नमूना स्विचिंग अल्ट्रा-लो डिटेक्शन सीमाओं में भी योगदान देता है।एमसीसी (0.16 मिली) की छोटी मात्रा के कारण, एमसीसी में समाधान बदलने और बदलने में 20 सेकंड से कम समय लग सकता है।जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, एएमडब्ल्यूसी (2.5 × 10-4) का न्यूनतम पता लगाने योग्य मूल्य एक्यूवेट (1.0 × 10-3) की तुलना में 4 गुना कम है।केशिका में बहने वाले समाधान का तेज़ स्विचिंग क्युवेट में अवधारण समाधान की तुलना में अवशोषण अंतर की सटीकता पर सिस्टम शोर (जैसे बहाव) के प्रभाव को कम कर देता है।उदाहरण के लिए, जैसा कि छवि में दिखाया गया।3(बी)-(डी), छोटी मात्रा केशिका में तेजी से नमूना स्विचिंग के कारण ΔV को बहाव सिग्नल से आसानी से अलग किया जा सकता है।
जैसा कि तालिका 2 में दिखाया गया है, विलायक के रूप में DI H2O का उपयोग करके विभिन्न सांद्रता में ग्लूकोज समाधान की एक श्रृंखला तैयार की गई थी।दागदार या खाली नमूने क्रमशः 3:1 के निश्चित मात्रा अनुपात में ग्लूकोज ऑक्सीडेज (जीओडी) और पेरोक्सीडेज (पीओडी) 37 के क्रोमोजेनिक समाधान के साथ ग्लूकोज समाधान या विआयनीकृत पानी को मिलाकर तैयार किए गए थे।अंजीर पर.8 2.0 एमएम (बाएं) से 5.12 एनएम (दाएं) तक ग्लूकोज सांद्रता वाले नौ दागदार नमूनों (एस2-एस10) की ऑप्टिकल तस्वीरें दिखाता है।ग्लूकोज सांद्रता कम होने से लाली कम हो जाती है।
एमडब्ल्यूसी-आधारित फोटोमीटर के साथ नमूने 4, 9, और 10 के माप के परिणाम अंजीर में दिखाए गए हैं।क्रमशः 9(ए)-(सी)।जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।9(सी), मापा गया ΔV कम स्थिर हो जाता है और माप के दौरान धीरे-धीरे बढ़ता है क्योंकि GOD-POD अभिकर्मक का रंग (ग्लूकोज जोड़े बिना भी) प्रकाश में धीरे-धीरे बदलता है।इस प्रकार, 5.12 एनएम (नमूना 10) से कम ग्लूकोज एकाग्रता वाले नमूनों के लिए क्रमिक ΔV माप को दोहराया नहीं जा सकता है, क्योंकि जब ΔV काफी छोटा होता है, तो GOD-POD अभिकर्मक की अस्थिरता को अब नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है।इसलिए, ग्लूकोज समाधान के लिए पता लगाने की सीमा 5.12 एनएम है, हालांकि संबंधित ΔV मान (0.52 µV) शोर मान (0.03 µV) से बहुत बड़ा है, यह दर्शाता है कि एक छोटे ΔV का अभी भी पता लगाया जा सकता है।अधिक स्थिर क्रोमोजेनिक अभिकर्मकों का उपयोग करके इस पता लगाने की सीमा को और बेहतर बनाया जा सकता है।
(ए) एमडब्ल्यूसी-आधारित फोटोमीटर का उपयोग करके नमूना 4, (बी) नमूना 9, और (सी) नमूना 10 के लिए माप परिणाम।
AMWC अवशोषण की गणना मापा Vcolor, Vblank और Vdark मानों का उपयोग करके की जा सकती है।105 V के लाभ वाले फोटोडिटेक्टर के लिए डार्क -0.068 μV है।सभी नमूनों के माप पूरक सामग्री में सेट किए जा सकते हैं।तुलना के लिए, ग्लूकोज के नमूनों को स्पेक्ट्रोफोटोमीटर से भी मापा गया और एक्यूवेट का मापा अवशोषण 0.64 µM (नमूना 7) की पहचान सीमा तक पहुंच गया जैसा कि चित्र 10 में दिखाया गया है।
अवशोषण और एकाग्रता के बीच संबंध चित्र 11 में प्रस्तुत किया गया है। एमडब्ल्यूसी-आधारित फोटोमीटर के साथ, क्युवेट-आधारित स्पेक्ट्रोफोटोमीटर की तुलना में पता लगाने की सीमा में 125 गुना सुधार हासिल किया गया था।GOD-POD अभिकर्मक की खराब स्थिरता के कारण यह सुधार लाल स्याही परख से कम है।कम सांद्रता पर अवशोषण में एक गैर-रैखिक वृद्धि भी देखी गई।
तरल नमूनों की अति-संवेदनशील पहचान के लिए एमडब्ल्यूसी-आधारित फोटोमीटर विकसित किया गया है।ऑप्टिकल पथ को बहुत बढ़ाया जा सकता है, और एमडब्ल्यूसी की भौतिक लंबाई से कहीं अधिक लंबा, क्योंकि नालीदार चिकनी धातु की दीवारों से बिखरी हुई रोशनी को घटना के कोण की परवाह किए बिना केशिका के भीतर समाहित किया जा सकता है।नए गैर-रेखीय ऑप्टिकल प्रवर्धन और तेज़ नमूना स्विचिंग और ग्लूकोज का पता लगाने के लिए पारंपरिक GOD-POD अभिकर्मकों का उपयोग करके 5.12 nM तक की न्यूनतम सांद्रता प्राप्त की जा सकती है।इस कॉम्पैक्ट और सस्ते फोटोमीटर का उपयोग ट्रेस विश्लेषण के लिए जीवन विज्ञान और पर्यावरण निगरानी में व्यापक रूप से किया जाएगा।
जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, एमडब्ल्यूसी-आधारित फोटोमीटर में 7 सेमी लंबा एमडब्ल्यूसी (आंतरिक व्यास 1.7 मिमी, बाहरी व्यास 3.18 मिमी, ईपी क्लास इलेक्ट्रोपॉलिश आंतरिक सतह, एसयूएस316एल स्टेनलेस स्टील केशिका), एक 505 एनएम तरंग दैर्ध्य एलईडी (थोरलैब्स एम505एफ1), और लेंस (बीम प्रसार लगभग 6.6 डिग्री), वेरिएबल गेन फोटोडिटेक्टर (थोरलैब्स पीडीबी450सी) और दो टी-कनेक्टर होते हैं। ऑप्टिकल संचार और तरल अंदर/बाहर के लिए।टी-कनेक्टर एक पारदर्शी क्वार्ट्ज प्लेट को पीएमएमए ट्यूब से जोड़कर बनाया जाता है जिसमें एमडब्ल्यूसी और पीक ट्यूब (0.72 मिमी आईडी, 1.6 मिमी ओडी, विकी वाल्को कॉर्प) को कसकर डाला और चिपकाया जाता है।आने वाले नमूने को स्विच करने के लिए पाइक इनलेट ट्यूब से जुड़े तीन-तरफा वाल्व का उपयोग किया जाता है।फोटोडिटेक्टर प्राप्त ऑप्टिकल पावर पी को एक प्रवर्धित वोल्टेज सिग्नल एन × वी में परिवर्तित कर सकता है (जहां वी / पी = 1.0 वी / डब्ल्यू 1550 एनएम पर, लाभ एन को 103-107 की सीमा में मैन्युअल रूप से समायोजित किया जा सकता है)।संक्षिप्तता के लिए, आउटपुट सिग्नल के रूप में N×V के बजाय V का उपयोग किया जाता है।
इसकी तुलना में, तरल नमूनों के अवशोषण को मापने के लिए 1.0 सेमी क्यूवेट सेल के साथ एक वाणिज्यिक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (आर928 उच्च दक्षता फोटोमल्टीप्लायर के साथ एगिलेंट टेक्नोलॉजीज कैरी 300 श्रृंखला) का भी उपयोग किया गया था।
MWC कट की आंतरिक सतह की जांच क्रमशः 0.1 एनएम और 0.11 µm के ऊर्ध्वाधर और पार्श्व रिज़ॉल्यूशन के साथ एक ऑप्टिकल सतह प्रोफाइलर (ZYGO न्यू व्यू 5022) का उपयोग करके की गई थी।
सभी रसायन (विश्लेषणात्मक ग्रेड, कोई और शुद्धिकरण नहीं) सिचुआन चुआंगके बायोटेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड से खरीदे गए थे। ग्लूकोज परीक्षण किट में ग्लूकोज ऑक्सीडेज (जीओडी), पेरोक्सीडेज (पीओडी), 4-एमिनोएंटीपायरिन और फिनोल आदि शामिल हैं। क्रोमोजेनिक समाधान सामान्य जीओडी-पीओडी 37 विधि द्वारा तैयार किया गया था।
जैसा कि तालिका 2 में दिखाया गया है, क्रमिक कमजोर पड़ने की विधि का उपयोग करके डीआई एच 2 ओ को मंदक के रूप में उपयोग करके विभिन्न सांद्रता में ग्लूकोज समाधान की एक श्रृंखला तैयार की गई थी (विवरण के लिए पूरक सामग्री देखें)।क्रमशः 3:1 के निश्चित आयतन अनुपात में क्रोमोजेनिक घोल के साथ ग्लूकोज घोल या विआयनीकृत पानी मिलाकर दागदार या खाली नमूने तैयार करें।माप से पहले सभी नमूनों को 10 मिनट के लिए प्रकाश से सुरक्षित 37 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहीत किया गया था।GOD-POD विधि में, दाग वाले नमूने 505 एनएम पर अधिकतम अवशोषण के साथ लाल हो जाते हैं, और अवशोषण ग्लूकोज एकाग्रता के लगभग आनुपातिक होता है।
जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है, विलायक के रूप में DI H2O का उपयोग करके क्रमिक कमजोर पड़ने की विधि द्वारा लाल स्याही समाधान (शुतुरमुर्ग इंक कंपनी लिमिटेड, तियानजिन, चीन) की एक श्रृंखला तैयार की गई थी।
इस लेख का हवाला कैसे दें: बाई, एम. एट अल।धातु वेवगाइड केशिकाओं पर आधारित कॉम्पैक्ट फोटोमीटर: ग्लूकोज की नैनोमोलर सांद्रता के निर्धारण के लिए।विज्ञान।5, 10476. डीओआई: 10.1038/srep10476 (2015)।
ड्रेस, पी. और फ्रांके, एच. लिक्विड-कोर वेवगाइड का उपयोग करके तरल विश्लेषण और पीएच-मूल्य नियंत्रण की सटीकता बढ़ाना। ड्रेस, पी. और फ्रांके, एच. लिक्विड-कोर वेवगाइड का उपयोग करके तरल विश्लेषण और पीएच-मूल्य नियंत्रण की सटीकता बढ़ाना।ड्रेस, पी. और फ्रांके, एच. लिक्विड कोर वेवगाइड के साथ तरल विश्लेषण और पीएच नियंत्रण की सटीकता में सुधार। ड्रेस, पी. और फ्रांके, एच। ड्रेस, पी. एवं फ्रांके, एच. पीएच.डी. के बारे में अधिक जानेंड्रेस, पी. और फ्रांके, एच. लिक्विड कोर वेवगाइड्स का उपयोग करके तरल विश्लेषण और पीएच नियंत्रण की सटीकता में सुधार करना।विज्ञान पर स्विच करें.मीटर।68, 2167-2171 (1997)।
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