Thermal ionization mass spectrometry
থার্মাল আয়নাইজেশন মাস স্পেকট্রোমেট্রি (টিআইএমএস) পৃষ্ঠ আয়নীকরণ নামেও পরিচিত এবং এটি একটি অত্যন্ত সংবেদনশীল আইসোটোপ মাস স্পেকট্রোমেট্রি বৈশিষ্ট্যকরণ কৌশল। একটি নমুনার মৌলিক বিশ্লেষণের জন্য সঠিক পরিমাপ পেতে রেডিওনিউক্লাইডের আইসোটোপিক অনুপাত ব্যবহার করা হয়। নমুনার একক আধানযুক্ত আয়নগুলি তাপীয় আয়নায়ন প্রভাব দ্বারা গঠিত হয়। একটি রাসায়নিকভাবে বিশুদ্ধ তরল নমুনা একটি ধাতব ফিলামেন্টের উপর স্থাপন করা হয় যা তারপর দ্রাবককে বাষ্পীভূত করার জন্য উত্তপ্ত করা হয়। বিশুদ্ধ নমুনা থেকে একটি ইলেক্ট্রন অপসারণ ফলস্বরূপ একটি ইলেক্ট্রন মুক্ত করার জন্য ফিলামেন্টকে যথেষ্ট গরম করে অর্জন করা হয়, যা তারপর নমুনার পরমাণুগুলিকে আয়নিত করে। টিআইএমএস একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের ভর বিশ্লেষক ব্যবহার করে আয়নগুলিকে তাদের ভর এবং চার্জ অনুপাতের উপর ভিত্তি করে পৃথক করে। আয়নগুলি একটি বৈদ্যুতিক সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্ট দ্বারা বেগ অর্জন করে এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক লেন্স দ্বারা একটি রশ্মির মধ্যে কেন্দ্রীভূত হয়। আয়ন রশ্মি তারপর তড়িৎ চুম্বকের চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে যায় যেখানে এটি আয়নটির ভর/চার্জ অনুপাতের উপর ভিত্তি করে পৃথক আয়ন রশ্মির মধ্যে বিভক্ত হয়। এই ভর-দ্রবীভূত রশ্মিগুলি একটি ডিটেক্টরে পরিচালিত হয় যেখানে এটি ভোল্টেজে রূপান্তরিত হয়। সনাক্ত ভোল্টেজটি তখন আইসোটোপিক অনুপাত গণনা করতে ব্যবহৃত হয়। আয়নীকরণের উৎস ব্যবহৃত ফিলামেন্টগুলি ট্যানটালাম (টিএ), টাংস্টেন (ডাব্লু), প্ল্যাটিনাম (পিটি) বা রেনিয়াম (রে) থেকে তৈরি করা হয়। প্রচলিতভাবে, টিআইএমএস-এ দুটি ফিলামেন্ট ব্যবহার করা হয়। একটি ফিলামেন্ট নমুনার জন্য এবং এটিকে নমুনা ফিলামেন্ট বলা হয়। তরল নমুনাটি নমুনা ফিলামেন্টের উপর স্থাপন করা হয় যা তারপর বাষ্পীভূত হয়। পরবর্তীকালে, এই বাষ্পীভূত বিশ্লেষণগুলি অন্য ফিলামেন্টের উপর অবতরণ করে, যা আয়নীকরণ ফিলামেন্ট নামেও পরিচিত, যেখানে এটি আয়নিত হয়। একক ফিলামেন্ট পদ্ধতিও সম্ভব। একবার নমুনাটি বাষ্পীভূত হয়ে গেলে, অ্যানালাইটগুলি আয়নিত হওয়ার জন্য একই ফিলামেন্টে ফিরে যেতে পারে। ট্রিপল ফিলামেন্ট বা মাল্টিফিলামেন্ট সেট-আপের ব্যবহার আয়নীকরণ দক্ষতা উন্নত করে এবং বাষ্পীভবন এবং আয়নীকরণের হারকে পৃথকভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে সহায়তা করে। ফিলামেন্টগুলিকে অ্যাক্টিভেটর দিয়ে লোড করতে হবে। একটি অ্যাক্টিভেটর কাঙ্ক্ষিত উপাদানটির বাষ্পীভবনকে দমন করে এবং ফিলামেন্টের আয়নীকরণ সম্ভাবনা বৃদ্ধি বা হ্রাস করতে পারে। এর ফলে উচ্চ আয়নীকরণ দক্ষতা এবং উচ্চতর মোট ফলন হয়। সবচেয়ে সাধারণ অ্যাক্টিভেটর হল পি. বি-র জন্য সিলিকা জেল/ফসফরিক অ্যাসিড। ফিলামেন্টগুলি একটি ভ্যাকুয়ামে থাকে যা 400-2300 ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে যে কোনও জায়গায় তাপমাত্রায় পৌঁছতে পারে। ফিলামেন্টগুলির কোনও ক্ষতি রোধ করার জন্য, এগুলি একটি ক্যারোসেলের মতো নমুনা বুরুজের উপর দৃঢ়ভাবে স্থির করা হয় যার সাধারণত 10 থেকে 20 টি ফিলামেন্ট সমাবেশ থাকে। বাষ্পীভবন প্রক্রিয়াটি সাধারণত দীর্ঘস্থায়ী সংকেত এবং ছোট আইসোটোপিক ভগ্নাংশের বিনিময়ে তুলনামূলকভাবে কম তাপমাত্রায় পরিচালিত হয়। ভালো আয়নীকরণ দক্ষতা নিশ্চিত করার জন্য আয়নীকরণ অংশে উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়। নির্গত আয়নগুলির কম স্থানিক এবং শক্তিশালী বিস্তার রয়েছে যা একটি একক-কেন্দ্রিক চৌম্বকীয় সেক্টর ভর বিশ্লেষক বা চতুর্ভুজকে উপযুক্ত করে তোলে। টিআইএমএস-এর জন্য ব্যবহৃত সবচেয়ে সাধারণ ডিটেক্টর হল ফ্যারাডে কাপ, ডালি ডিটেক্টর এবং ইলেক্ট্রন মাল্টিপ্লায়ার। প্রথাগতভাবে, টিআই আয়ন উৎসগুলি মাল্টিকলেক্টর (এমসি) সিস্টেমের সাথে একত্রিত হয়। তাপীয় আয়নীকরণ প্রক্রিয়া যখন গরম ফিলামেন্ট তরল নমুনাকে গরম করে, তখন নমুনার মধ্যে ফার্মির মাত্রা ধাতুর সমান হয়। পরিবর্তে, এটি একটি ইলেক্ট্রনকে নমুনা থেকে ধাতব ফিলামেন্টে টানেল করার অনুমতি দেয়। ফলস্বরূপ, একটি ইলেক্ট্রন হারিয়ে যাওয়া নমুনা থেকে ধনাত্মক আয়ন তৈরি হয়। ইলেকট্রনের এই স্থানান্তরের ফলে ঋণাত্মক আয়নও তৈরি হয়। পরবর্তীকালে, দুই ধরনের তাপীয় আয়নীকরণ হয়। একটি হল পজিটিভ থার্মাল আয়নীকরণ (পি-টিআই) এবং দ্বিতীয়টি হল নেগেটিভ থার্মাল আয়নীকরণ (এন-টিআই)। আয়নগুলির উৎপাদন সাহা আয়নীকরণ সমীকরণ বা সাহা-ল্যাংমুয়ার সমীকরণ দ্বারা পরিমাপ করা হয়। আইসোটোপ অনুপাত পরিমাপ বিভিন্ন আইসোটোপের আপেক্ষিক প্রাচুর্য তখন বিভিন্ন আইসোটোপের রাসায়নিক ভগ্নাংশকরণ, অ-রেডিয়োজেনিক আইসোটোপের বিভিন্ন জলাশয়ে ভ্রমণ এবং রেডিয়োজেনিক ডটার আইসোটোপের উপস্থিতি দ্বারা সৌরজগতের বস্তুর বয়স বা উত্স বর্ণনা করতে ব্যবহৃত হয়। মৌলিক বিশ্লেষণ টি. আই. এম. এস-এর একটি প্রধান প্রয়োগ কারণ এটি নির্ভরযোগ্য আইসোটোপিক অনুপাত দেয়। আয়নীকরণ শক্তি হ্রাসের প্রবণতা অনুসরণ করে, পর্যায় সারণির নীচের বাম দিকে অবস্থিত উপাদানগুলি টিআইএমএস-এর জন্য কার্যকর। উপরন্তু, পর্যায় সারণির উপরের ডানদিকে দেখা উচ্চ ইলেকট্রন আকর্ষণ এই অধাতবগুলিকে দুর্দান্ত প্রার্থী করে তোলে। এই কৌশলটি আইসোটোপ ভূ-রসায়ন, ভূ-কালানুক্রমিক বিজ্ঞান এবং মহাজাগতিক রসায়নে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। পরিমাণগত আইসোটোপ অনুপাত কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে আইসোটোপ ডাইল্যুশন থার্মাল আয়নাইজেশন মাস স্পেকট্রোমেট্রি (আইডি-টিআইএমএস) এবং রাসায়নিক ঘর্ষণ থার্মাল আয়নাইজেশন মাস স্পেকট্রোমেট্রি (সিএ-টিআইএমএস)। আইসোটোপ ডাইল্যুশন পদ্ধতি ব্যবহার করা হয় কারণ টিআইএমএস-এ সংকেতের তীব্রতা টিআইএমএস-এ রাখা পরিমাণের সাথে আনুপাতিক নয়। বয়স নির্ধারণের জন্য, চৌম্বকীয় ক্ষেত্র সহ ভর স্পেকট্রোমিটারগুলির একটি চতুর্ভুজ ভর স্পেকট্রোমিটার বা চতুর্ভুজ ভর বিশ্লেষকের চেয়ে ভাল নির্ভুলতা রয়েছে। ইন্ডাক্টিভলি কাপল্ড প্লাজমা-কোয়াড্রুপোল মাস স্পেকট্রোমিটার তেজস্ক্রিয় ক্ষয় দ্বারা আইসোটোপিক অনুপাতের পরিবর্তন সনাক্ত করার জন্য আরও বেশি নির্ভুলতার অনুমতি দেয়। আরও নির্ভুলতার অর্থ বয়সের ডেটিংয়ে উচ্চতর রেজোলিউশন। আরও দেখুন আইসোটোপ-অনুপাত ভর বর্ণালীবিদ্যা রেফারেন্স গণ বর্ণালীবিদ্যা