রাসায়নিক সেন্সর: গঠন, সার্কিট, কাজ, প্রকার, বনাম বায়োসেন্সর এবং এর প্রয়োগ

আদর্শ রাসায়নিক সেন্সর পোর্টেবল, সস্তা, এবং নির্বোধ ডিভাইস যা যেকোন পছন্দের মাধ্যমে একটি নির্দিষ্ট বিশ্লেষকের প্রতি আদর্শ এবং তাত্ক্ষণিক নির্বাচনের সাথে প্রতিক্রিয়া দেখায় যেকোন প্রয়োজনীয় বিশ্লেষক ঘনত্বে একটি পরিমাপযোগ্য আউটপুট সংকেত তৈরি করতে। সাধারণত, এই সেন্সরগুলি এমন ডিভাইস (বা) যন্ত্র যা ঘনত্ব, সনাক্তযোগ্য উপস্থিতি (বা) বিশ্লেষণের পরিমাণ নির্ধারণ করে। রাসায়নিক সেন্সরের প্রয়োগ জটিলতা এই সংকল্পগুলির সাথে সংযুক্ত প্রযুক্তিগত জটিলতার সাথে এবং বিশ্লেষণ করা রাসায়নিক উপাদানের নির্দিষ্ট প্রকৃতির সাথে সংযুক্ত। রাসায়নিক সংবেদনের নির্বাচনীতা এবং সংবেদনশীলতার দিকগুলি পছন্দের সংকল্পের মাত্রিক, ফেজ এবং সাময়িক দিকগুলির দ্বারা প্রভাবিত হতে পারে। বিশ্লেষকটি তরল বা কঠিন পর্যায়ে বিভিন্ন মাত্রিক স্কেলে পাওয়া যেতে পারে যা বাল্ক লিটার থেকে পিকোলাইটার পর্যন্ত। এই নিবন্ধটি একটি সম্পর্কে সংক্ষিপ্ত তথ্য প্রদান করে রাসায়নিক সেন্সর , এর কাজ, এবং এর অ্যাপ্লিকেশন।

একটি রাসায়নিক সেন্সর কি?

একটি সেন্সর যা একটি বিশ্লেষকের মধ্যে রাসায়নিক পরিমাণ পরিমাপ এবং সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয় (রচনা, একটি নির্দিষ্ট উপাদানের অস্তিত্ব (বা) আয়ন, রাসায়নিক কার্যকলাপ, ঘনত্ব) এটিকে বৈদ্যুতিন ডেটাতে রূপান্তর করতে একটি রাসায়নিক সেন্সর হিসাবে পরিচিত। এই সেন্সরগুলি প্রধানত অগণিত অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যার মধ্যে রয়েছে হোম ডিটেকশন সিস্টেম, চিকিৎসা, ন্যানো প্রযুক্তি এবং স্বয়ংচালিত।

রাসায়নিক সেন্সর গঠন

রাসায়নিক সেন্সর গঠন নীচে দেখানো হয়. এই সেন্সর দুটি উল্লেখযোগ্য উপাদান দিয়ে তৈরি; রিসেপ্টর বা সেন্সিং উপাদান এবং ট্রান্সডুসার। সেন্সর ধরণের উপর ভিত্তি করে সেন্সিং উপাদান বিভিন্ন উপায়ে লক্ষ্য বিশ্লেষকের সাথে যোগাযোগ করে। এই মিথস্ক্রিয়াটির ফলাফল বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং ভরের মতো বস্তুগত সম্পত্তির রূপান্তর।

এই সেন্সরের পরবর্তী উপাদান হল ট্রান্সডিউসার , যা রিসেপ্টর এবং বিশ্লেষক মধ্যে মিথস্ক্রিয়া রাসায়নিক তথ্য গ্রহণ এবং এটি একটি বৈদ্যুতিন সংকেত পরিবর্তন করার জন্য দায়ী। এর পরে, এই ডেটা একটি কম্পিউটার (বা) একটি যান্ত্রিক উপাদান দেওয়া হয়।

রাসায়নিক সেন্সর জৈব এবং অজৈব রাসায়নিক যৌগগুলির গঠন এবং ঘনত্বকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তর করতে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়ার নীতিতে কাজ করে।

কেমিক্যাল সেন্সর সার্কিট এবং এর কাজ

এই সার্কিট কার্বন মনোক্সাইড সেন্সর কিভাবে কাজ করে তা বর্ণনা করে। এই সেন্সরে তিনটি ইলেক্ট্রোড রয়েছে যা একটি তরল ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে নিমজ্জিত থাকে। এই তিনটি ইলেক্ট্রোড হল প্রধানত ওয়ার্কিং ইলেক্ট্রোড, কাউন্টার ইলেক্ট্রোড এবং রেফারেন্স ইলেক্ট্রোড কিন্তু সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ইলেক্ট্রোড হল ওয়ার্কিং ইলেক্ট্রোড। এই ইলেক্ট্রোডটি প্ল্যাটিনাম দিয়ে তৈরি যা কার্বন মনোক্সাইডের অনুঘটক ধাতু যা একটি গ্যাস-ভেদযোগ্য যদিও হাইড্রোফোবিক ঝিল্লি দ্বারা সমর্থিত। কার্বন মনোক্সাইড গ্যাস ছিদ্রযুক্ত ঝিল্লির মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে এবং ইলেক্ট্রোকেমিকভাবে জারিত হয়।

ইলেক্ট্রোড থেকে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়ার প্রবাহের সাথে জড়িত ইলেকট্রনগুলি সেন্সরের আউটপুট সংকেত তৈরি করে। রেফারেন্স ইলেক্ট্রোড ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে একটি স্থিতিশীল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাবনা প্রদান করে। এই ইলেক্ট্রোডটি কেবল কার্বন মনোক্সাইড গ্যাসের সংস্পর্শ থেকে সুরক্ষিত, এইভাবে, এর তাপগতিগত সম্ভাবনা সবসময় একই রকম এবং স্থিতিশীল থাকে। উপরন্তু, রেফারেন্স ইলেক্ট্রোড জুড়ে কোনও কারেন্ট প্রবাহিত হওয়ার অনুমতি নেই একটি কাউন্টার-ইলেকট্রোড ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেল সার্কিট সম্পূর্ণ করার জন্য প্রদান করা হয়।

এই ইলেক্ট্রোড শুধুমাত্র দ্বিতীয় অর্ধ-কোষ হিসাবে কাজ করে এবং ইলেকট্রনগুলিকে ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে বা দূরে যেতে দেয়। নীচের সার্কিটটি কার্যকরী ইলেক্ট্রোড সম্ভাব্যতা নিয়ন্ত্রণ করে এবং সিগন্যাল কারেন্টকে একটি ভোল্টেজে পরিবর্তন করে যা একটি potentiostat নামে পরিচিত। WE (ওয়ার্কিং ইলেক্ট্রোড) থেকে কারেন্ট U2 op-amp এর মাধ্যমে ভোল্টেজে পরিবর্তিত হয়। তাই এই সার্কিটটি বায়াস পটেনশিয়াল (Vbias) এ ওয়ার্কিং ইলেক্ট্রোড ভোল্টেজ বজায় রাখে। RE (রেফারেন্স ইলেক্ট্রোড) সম্ভাব্য ধ্রুবক ইনপুট ভোল্টেজ (Vbias) এর সাথে তুলনা করা হয়। সার্কিটের U1 op-amp CE (কাউন্টার ইলেক্ট্রোড) এ একটি ভোল্টেজ তৈরি করে যা একটি কারেন্ট তৈরি করার জন্য পর্যাপ্ত যা সঠিকভাবে সমতুল্য এবং কার্যকারী ইলেক্ট্রোড কারেন্টের বিপরীত। একই সাথে, কর্মক্ষম ইলেক্ট্রোড এবং রেফারেন্স ইলেক্ট্রোডের মধ্যে একটি ধ্রুবক ভোল্টেজ বজায় রাখা যেতে পারে।

কার্বন মনোক্সাইড সেন্সরটি একটি রাসায়নিকভাবে নির্বাচনী ফিল্টারের মাধ্যমে সজ্জিত করা হয় যা কার্যকারী ইলেক্ট্রোডে আসার আগে সম্ভাব্য হস্তক্ষেপকারী গ্যাসগুলিকে নির্মূল করে। রাসায়নিকভাবে নির্বাচনী ফিল্টার সঠিকভাবে কাজ করলে, রাসায়নিক সেন্সরের হস্তক্ষেপকারী গ্যাসের প্রতিক্রিয়া কম হবে। উপরে বর্ণিত প্রযুক্তিটি বিভিন্ন গ্যাসে প্রতিক্রিয়াশীল সেন্সর প্রদানের জন্য পরিবর্তন করা যেতে পারে। তাই এই কাজ বিভিন্ন ইলেক্ট্রোড, রাসায়নিকভাবে নির্বাচনী ফিল্টার পক্ষপাত সম্ভাব্যতা দিয়ে সম্পন্ন করা যেতে পারে।

রাসায়নিক সেন্সর প্রকার

বিভিন্ন ধরণের রাসায়নিক সেন্সর রয়েছে যা নীচে আলোচনা করা হয়েছে।

ব্রেথলাইজার

একটি শ্বাস-প্রশ্বাসের নমুনা থেকে BAC (রক্তের অ্যালকোহল সামগ্রী) অনুমান করতে ব্যবহৃত একটি রাসায়নিক সেন্সর। যখনই লোকেরা অ্যালকোহল পান করে, তখন তারা কিছু পরিমাণ অ্যালকোহল অণু শ্বাস ফেলে যা তারা যে পরিমাণ পান করে তার সরাসরি সমানুপাতিক। তাই এই সেন্সরটি বিশেষ করে একজন ব্যক্তির BAC পরিমাপ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে যাতে তারা নিরাপদে গাড়ি চালাচ্ছেন কিনা তা নির্ধারণ করতে। একবার অ্যালকোহলের অণুগুলি রিসেপ্টরের মাধ্যমে মিথস্ক্রিয়া করে, তারপরে তারা সালফিউরিক অ্যাসিড, সিলভার নাইট্রেট, জল এবং পটাসিয়াম ডাইক্রোমেটের মতো রিসেপ্টরে আবদ্ধ আরও একটি রাসায়নিক পদার্থের মুখোমুখি হয়। যখন দুটি চেম্বারের মধ্যে রাসায়নিক বৈষম্য স্বীকৃত হয়, তখন একটি বৈদ্যুতিক সংকেত তৈরি করা যেতে পারে এবং এর সুই বা পর্দার মাধ্যমে নির্দেশিত হতে পারে।

কার্বন ডাই অক্সাইড সেন্সর

একটি কার্বন ডাই অক্সাইড সেন্সর একটি নামেও পরিচিত CO2 সেন্সর যা CO2 গ্যাস পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত হয়। এই সেন্সরের সাধারণ নীতিগুলি হল ইনফ্রারেড গ্যাস সেন্সর এবং রাসায়নিক গ্যাস সেন্সর। সুতরাং, অভ্যন্তরীণ বায়ুর গুণমান, ক্যাপনোগ্রাফ ডিভাইস ফর্ম এবং বিভিন্ন শিল্প এলাকায় ফুসফুসের কার্যকারিতা পর্যবেক্ষণে CO2 গ্যাস পরিমাপ করা গুরুত্বপূর্ণ।

কার্বন মনোক্সাইড ডিটেক্টর

কার্বন মনোক্সাইড ডিটেক্টর হল একটি যন্ত্র যা কার্বন মনোক্সাইডের বিষক্রিয়া এড়াতে CO গ্যাসের উপস্থিতি বোঝার জন্য ব্যবহৃত হয়। কার্বন মনোক্সাইড গ্যাস হল একটি বর্ণহীন, গন্ধহীন এবং স্বাদহীন গ্যাস যা কার্বন-ধারণকারী পদার্থের আংশিক ইগনিশন দ্বারা উত্পাদিত হয়। এই গ্যাসের উচ্চ মাত্রা বর্তমান পরিমাণ এবং এক্সপোজার দৈর্ঘ্যের উপর ভিত্তি করে মানুষের জন্য অত্যন্ত বিপজ্জনক হতে পারে। এই ডিটেক্টরগুলি মূলত CO-এর মাত্রা পরিমাপ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে এবং আশেপাশে বিপজ্জনক CO স্তরগুলি তৈরি হওয়ার আগে একটি অ্যালার্ম দেওয়ার জন্য, লোকেদের এলাকাটিকে নিরাপদে সতেজ করতে বা ছেড়ে যাওয়ার জন্য যথেষ্ট সতর্কতা প্রদান করে৷

ইলেকট্রনিক নাক

একটি ইলেকট্রনিক নাক অথবা ই-নাক একটি যন্ত্র যা স্বাদ বা গন্ধ সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। এটি সেন্সর অ্যারে এবং প্যাটার্ন রিকগনিশন সিস্টেমের সাথে মানুষের ইন্দ্রিয়গুলি পুনরুত্পাদন করতে সক্ষম। সুতরাং স্বীকৃতি প্রক্রিয়ার পর্যায়গুলি মানুষের ঘ্রাণশক্তির সাথে সম্পর্কিত এবং তুলনা, সনাক্তকরণ, পরিমাপ এবং অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সঞ্চালিত হয়; ডেটা স্টোরেজ এবং পুনরুদ্ধার। স্বীকৃতি প্রক্রিয়ার পর্যায়গুলি মানুষের ঘ্রাণশক্তির অনুরূপ এবং এটি সনাক্তকরণ, তুলনা, পরিমাণ নির্ধারণ এবং ডেটা স্টোরেজ এবং পুনরুদ্ধার সহ অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সঞ্চালিত হয়।

জিঙ্ক অক্সাইড ন্যানোরোড সেন্সর

একটি জিঙ্ক অক্সাইড ন্যানোরোড সেন্সর (ZnO nanorod সেন্সর) হল একটি অপটিক্যাল বা ইলেকট্রনিক ডিভাইস যা পরিবেষ্টিত বায়ুমণ্ডলের মধ্যে তরল অণু বা নির্দিষ্ট গ্যাসের উপস্থিতি সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। এই রাসায়নিক সেন্সর ZnO ন্যানোরোডের মতো সমস্ত ন্যানো-আকারের উপকরণগুলির জন্য বর্ধিত পৃষ্ঠ এলাকা ব্যবহার করে। ন্যানোরোডগুলিতে অণু শোষণকে ন্যানোরোডের বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে পার্থক্যের মাধ্যমে সনাক্ত করা যেতে পারে, যেমন ফটোলুমিনেসেন্স, কম্পন ফ্রিকোয়েন্সি, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, ভর ইত্যাদি। সবচেয়ে সহজ এবং জনপ্রিয় পদ্ধতি হল ন্যানোরোড জুড়ে বৈদ্যুতিক প্রবাহ পাস করা এবং এর সংস্পর্শে এর পরিবর্তনগুলি পর্যবেক্ষণ করা। গ্যাস

পটেনটিওমেট্রিক সেন্সর

একটি পোটেনটিওমেট্রিক সেন্সর হল এক ধরণের রাসায়নিক সেন্সর যা বিশ্লেষণাত্মক গ্যাস (বা) দ্রবণে কিছু উপাদানের বিশ্লেষণাত্মক ঘনত্ব খুঁজে বের করতে ব্যবহৃত হয়। এই সেন্সর একটি ইলেক্ট্রোডের বৈদ্যুতিক সম্ভাব্যতা পরিমাপ করে যখন কোনও ভোল্টেজ থাকে না। প্রচলিত বিশ্লেষণী যন্ত্রের তুলনায় এই সেন্সরের সরলতা এবং খরচ-কার্যকারিতার মতো অনেক সুবিধা রয়েছে। সুতরাং, এই সেন্সরগুলি বিভিন্ন ক্ষেত্রে ব্যবহার করা যেতে পারে যেমন খাদ্য, স্বাস্থ্যসেবা, কৃষি, খাদ্যের মান পর্যবেক্ষণ, জলের গুণমান পর্যবেক্ষণ, স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণ, পরিবেশ পর্যবেক্ষণ ইত্যাদি।

হাইড্রোজেন সেন্সর

একটি হাইড্রোজেন সেন্সর হল এক ধরনের সেন্সর; বিভিন্ন ক্ষেত্রে হাইড্রোজেন গ্যাসের উপস্থিতি সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। অন্যান্য গ্যাস সেন্সরগুলির তুলনায় এই সেন্সরগুলি কম খরচে, টেকসই, কমপ্যাক্ট এবং বজায় রাখা খুব সহজ। হাইড্রোজেন বর্ণহীন, স্বাদহীন এবং গন্ধহীন গ্যাস। এই সেন্সরটি অবশ্যই পরিবেশে হাইড্রোজেন সামগ্রী সনাক্ত করতে এবং গ্যাস লিকেজ নিরীক্ষণের জন্য ব্যবহার করা উচিত। এই সেন্সরটি হাইড্রোজেন গ্যাস ডিটেক্টরে গ্যাস লিক সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়।

ফ্লুরোসেন্ট ক্লোরাইড সেন্সর

ফ্লুরোসেন্ট ক্লোরাইড সেন্সর হল এক ধরণের রাসায়নিক সেন্সর যা রাসায়নিক বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়, কোষের আয়তন, চার্জের ভারসাম্য, ঝিল্লির উত্তেজনা এবং বিশ্রামের সম্ভাবনা সামঞ্জস্য করতে কোষের ঝিল্লি জুড়ে ক্লোরাইড পরিবহন পরিমাপ করতে। এগুলি প্রধানত সিস্টিক ফাইব্রোসিস নির্ণয়ের জন্যও ব্যবহৃত হয়। শারীরবৃত্তীয় প্রক্রিয়ার মধ্যে ক্লোরাইড (Cl−) অংশগ্রহণের আবিষ্কারগুলি জীবন্ত কোষের মধ্যে অন্তঃকোষীয় Cl− পরিমাপকে উদ্দীপিত করে এবং ফ্লুরোসেন্ট টুলস ডেভেলপমেন্ট।

পার্থক্য B/W কেমিক্যাল সেন্সর এবং বায়োসেন্সর

রাসায়নিক সেন্সর এবং বায়োসেন্সরগুলির মধ্যে পার্থক্য নিম্নলিখিতগুলি অন্তর্ভুক্ত করে।

সুবিধা অসুবিধা

রাসায়নিক সেন্সরগুলির সুবিধার মধ্যে নিম্নলিখিতগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

• রাসায়নিক সেন্সর বিভিন্ন গ্যাস এবং বাষ্পের দ্রুত প্রতিক্রিয়া দেয়।
• এগুলো সাশ্রয়ী।
• রাসায়নিক সেন্সর ব্যবহার করা খুবই সহজ এবং বহনযোগ্য
• এগুলো ব্যয়বহুল নয়।

রাসায়নিক সেন্সরের অসুবিধাগুলির মধ্যে নিম্নলিখিতগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

• এই সেন্সরগুলি সংকীর্ণ (বা) তাদের তাপমাত্রা পরিসীমা সীমিত।
• এই সেন্সরটি সমস্ত পরিবেশগত পর্যবেক্ষণের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না।
• এটি একটি সীমিত শেলফ জীবন আছে.

রাসায়নিক সেন্সর অ্যাপ্লিকেশন

দ্য রাসায়নিক সেন্সর অ্যাপ্লিকেশন নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত.

• রাসায়নিক সেন্সরগুলির চিকিৎসা সনাক্তকরণ, খাদ্য শিল্পের পরিবেশগত পর্যবেক্ষণ, বায়োইঞ্জিনিয়ারিং, প্রতিরক্ষা সুরক্ষা এবং খনির শিল্পে উল্লেখযোগ্য অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে।
• রাসায়নিক সেন্সর অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে প্রধানত নিরাপত্তা, সমালোচনামূলক যত্ন, শিল্প স্বাস্থ্যবিধি, পণ্যের গুণমান নিয়ন্ত্রণ, প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত।
• এই সেন্সর একটি বিশ্লেষকের মধ্যে রাসায়নিক গুণাবলী পরিমাপ এবং সনাক্ত করতে সাহায্য করে।
• এগুলি ওষুধ, বাড়ির নিরাপত্তা, পরিবেশ দূষণ ইত্যাদিতে ব্যবহৃত হয়।
• রাসায়নিক সংবেদন বিভিন্ন শাখায় ব্যবহৃত হয় যেমন; ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিশ্লেষণ, বায়োমেডিকাল পরিমাপ, দূষণ পর্যবেক্ষণ এবং শিল্প নিয়ন্ত্রণ।
• এই সেন্সরগুলির দূষণ এবং দূষক সনাক্তকরণ নিরীক্ষণের জন্য বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে।

আরও রাসায়নিক সেন্সর এবং তাদের ইন্টারফেসিংয়ের জন্য দয়া করে এটি পড়ুন;

• MQ4 মিথেন গ্যাস সেন্সর।
• MQ8 হাইড্রোজেন গ্যাস সেন্সর।

সুতরাং, এটি একটি রাসায়নিকের একটি ওভারভিউ সেন্সর, গঠন, কাজ g, সার্কিট, প্রকার, পার্থক্য, সুবিধা, অসুবিধা এবং অ্যাপ্লিকেশন। এই সেন্সরগুলি হল ডিভাইস, একটি রাসায়নিক সংকেতকে একটি বিশ্লেষণাত্মক সংকেতে রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়। এখানে, রাসায়নিক সংকেতটি সেন্সরে অবস্থিত একটি সেন্সিং উপাদান এবং একটি লক্ষ্য বিশ্লেষকের মধ্যে একটি নির্বাচনী মিথস্ক্রিয়া দ্বারা গঠিত হতে পারে। রাসায়নিক সেন্সর উদাহরণ হল; কার্বন মনোক্সাইড ডিটেক্টর, গ্লুকোজ ডিটেক্টর, মশা, গর্ভাবস্থা পরীক্ষা ইত্যাদি। এখানে আপনার জন্য একটি প্রশ্ন, বায়োসেন্সর কি?