Differential optical absorption spectroscopy
বায়ুমণ্ডলীয় রসায়নে, ট্রেস গ্যাসের ঘনত্ব পরিমাপ করতে ডিফারেনশিয়াল অপটিক্যাল অ্যাবসর্পশন স্পেকট্রোস্কোপি (ডিওএএস) ব্যবহার করা হয়। মৌলিক অপটিক্যাল স্পেকট্রোমিটার যেমন প্রিজম বা বিচ্ছুরণ গ্র্যাটিং এবং স্বয়ংক্রিয়, স্থল-ভিত্তিক পর্যবেক্ষণ প্ল্যাটফর্মের সাথে মিলিত হলে, এটি ওজোন এবং নাইট্রোজেন ডাই অক্সাইডের মতো ট্রেস গ্যাস প্রজাতির পরিমাপের জন্য একটি সস্তা এবং শক্তিশালী উপায় উপস্থাপন করে। সাধারণ সেটআপগুলি সাধারণত 15 কিলোমিটার পর্যন্ত আলোর পথ বরাবর 0.0001 এর আলোকীয় গভীরতার সাথে সম্পর্কিত সনাক্তকরণ সীমার অনুমতি দেয় এবং এইভাবে জলীয় বাষ্প, নাইট্রাস অ্যাসিড, ফর্মালডিহাইড, টেট্রাঅক্সিজেন, আয়োডিন অক্সাইড, ব্রোমিন অক্সাইড এবং ক্লোরিন অক্সাইডের মতো দুর্বল শোষকদেরও সনাক্তকরণের অনুমতি দেয়। তত্ত্ব ডিওএএস যন্ত্রগুলি প্রায়শই দুটি প্রধান গোষ্ঠীতে বিভক্ত করা হয়ঃ নিষ্ক্রিয় এবং সক্রিয়। সক্রিয় ডি. ও. এ. এস সিস্টেম যেমন লংপাথ (এল. পি)-সিস্টেম এবং ক্যাভিটি-এনহ্যান্সড (সি. ই) ডি. ও. এ. এ. এস সিস্টেমের নিজস্ব আলোর উৎস রয়েছে, যেখানে প্যাসিভ সিস্টেমগুলি সূর্যকে তাদের আলোর উৎস হিসাবে ব্যবহার করে, যেমন। ম্যাক্স (মাল্টি-অ্যাক্সিয়াল)-ডিওএএস। এছাড়াও চাঁদকে রাতের সময় ডিওএএস পরিমাপের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে এখানে সাধারণত বিক্ষিপ্ত আলোর পরিমাপের পরিবর্তে সরাসরি আলোর পরিমাপ করা প্রয়োজন কারণ এটি ম্যাক্স-ডোয়াসের মতো প্যাসিভ ডিওএএস সিস্টেমের ক্ষেত্রে হয়। বিকিরণের একটি রশ্মির তীব্রতার পরিবর্তন বিয়ারের আইন দ্বারা দেওয়া হয়েছেঃ যেখানে I হল বিকিরণের তীব্রতা, পদার্থের ঘনত্ব, শোষণ এবং বিচ্ছুরণ ক্রস সেকশন এবং s হল পথ। সাবস্ক্রিপ্ট i বিভিন্ন প্রজাতিকে বোঝায়, ধরে নেওয়া হয় যে মাধ্যমটি একাধিক পদার্থের সমন্বয়ে গঠিত। বেশ কিছু সরলীকরণ করা যেতে পারে। প্রথমটি হল শোষণ ক্রস সেকশনটিকে অবিচ্ছেদ্য থেকে বের করে আনা এই ধরে নিয়ে যে এটি পথের সাথে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয় না-অর্থাৎ। যে এটি একটি ধ্রুবক। যেহেতু ডিওএএস পদ্ধতিটি মোট কলামের ঘনত্ব পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়, এবং প্রতি ঘনত্ব নয়, তাই দ্বিতীয়টি হল ইন্টিগ্রালকে একক পরামিতি হিসাবে নেওয়া যাকে আমরা কলামের ঘনত্ব বলিঃ নতুন, যথেষ্ট সরলীকৃত সমীকরণটি এখন এইরকম দেখাচ্ছেঃ পর্যাপ্ত রেজোলিউশন এবং বর্ণালী বৈশিষ্ট্য সহ যে কোনও বর্ণালী দেওয়া হলে, সমস্ত প্রজাতির জন্য সহজ বীজগাণিতিক বিপরীতকরণ দ্বারা সমাধান করা যেতে পারে। সক্রিয় ডিওএএস রূপগুলি রেফারেন্স হিসাবে লাইটসোর্সের বর্ণালী ব্যবহার করতে পারে। দুর্ভাগ্যবশত নিষ্ক্রিয় পরিমাপের জন্য, যেখানে আমরা বায়ুমণ্ডলের নীচে থেকে পরিমাপ করছি এবং উপরে নয়, প্রাথমিক তীব্রতা, I0 নির্ধারণ করার কোনও উপায় নেই। বরং, যা করা হয় তা হল বায়ুমণ্ডলের মধ্য দিয়ে বিভিন্ন পথের সাথে দুটি পরিমাপের অনুপাত নেওয়া এবং তাই দুটি কলামের মধ্যে আলোকীয় গভীরতার পার্থক্য নির্ধারণ করা (বিকল্প একটি সৌর অ্যাটলাস নিযুক্ত করা যেতে পারে, তবে এটি ফিটিং প্রক্রিয়ার জন্য আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ ত্রুটি উৎসের পরিচয় দেয়, যন্ত্রটি নিজেই কাজ করে। যদি রেফারেন্স বর্ণালীটিও একই সেটআপের সাথে রেকর্ড করা হয়, তবে এই প্রভাবগুলি শেষ পর্যন্ত বাতিল হয়ে যাবে): একটি পরিমাপ করা বর্ণালীর একটি উল্লেখযোগ্য উপাদান প্রায়শই বিচ্ছুরণ এবং ধারাবাহিক উপাদান দ্বারা দেওয়া হয় যার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ক্ষেত্রে মসৃণ বৈচিত্র্য থাকে। যেহেতু এগুলি খুব বেশি তথ্য সরবরাহ করে না, তাই বর্ণালীটিকে দুটি ভাগে ভাগ করা যেতে পারেঃ বর্ণালীর ধারাবাহিক উপাদান কোথায় এবং যা অবশিষ্ট থাকে এবং আমরা ডিফারেনশিয়াল ক্রস-সেকশন বলব। অতএবঃ যেখানে আমরা ডিফারেনশিয়াল অপটিক্যাল গভীরতা (ডিওডি) বলি। ধারাবাহিকতা উপাদানগুলি অপসারণ এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ভরতায় যোগ করা একটি ম্যাট্রিক্স সমীকরণ তৈরি করে যার সাহায্যে বিপরীতকরণ করা যায়ঃ এর অর্থ হল বিপরীতকরণ করার আগে, অপটিক্যাল গভীরতা এবং প্রজাতির ক্রস বিভাগ উভয় থেকে ধারাবাহিকতা উপাদানগুলি অবশ্যই অপসারণ করতে হবে। এটি ডিওএএস পদ্ধতির গুরুত্বপূর্ণ "কৌশল"। বাস্তবে, এটি কেবল বর্ণালীতে একটি বহুপদী যুক্ত করে এবং তারপরে এটি বিয়োগ করে করা হয়। স্পষ্টতই, এটি পরিমাপ করা অপটিক্যাল গভীরতা এবং ডিফারেনশিয়াল ক্রস-সেকশন দিয়ে গণনা করা গভীরতার মধ্যে সঠিক সমতা তৈরি করবে না তবে পার্থক্যটি সাধারণত ছোট হয়। বিকল্পভাবে একটি সাধারণ পদ্ধতি যা অপটিক্যাল ঘনত্ব থেকে ব্রড-ব্যান্ড কাঠামো অপসারণের জন্য প্রয়োগ করা হয় তা হল দ্বিপদী হাই-পাস ফিল্টার। এছাড়াও, যদি না দুটি পরিমাপের মধ্যে পথের পার্থক্য কঠোরভাবে নির্ধারণ করা যায় এবং এর কিছু ভৌত অর্থ থাকে (যেমন দূরবীন এবং লংপাথ-ডিওএএস সিস্টেমের জন্য রেট্রো-রিফ্লেক্টরের দূরত্ব), পুনরুদ্ধার করা পরিমাণগুলি অর্থহীন হবে। সাধারণ পরিমাপের জ্যামিতি নিম্নরূপ হবেঃ যন্ত্রটি সর্বদা সোজা উপরে নির্দেশ করে। দিনের দুটি ভিন্ন সময়ে পরিমাপ করা হয়ঃ একবার আকাশে সূর্যের সাথে এবং একবার দিগন্তের কাছাকাছি। উভয় ক্ষেত্রেই আলো ট্রপোস্ফিয়ারের মধ্য দিয়ে যাওয়ার আগে যন্ত্রের মধ্যে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকে তবে চিত্রে দেখানো স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারের মধ্য দিয়ে বিভিন্ন পথ নেয়। এটি মোকাবেলা করার জন্য, আমরা এয়ারমাস ফ্যাক্টর নামে একটি পরিমাণ প্রবর্তন করি যা উল্লম্ব কলামের ঘনত্ব (পর্যবেক্ষণটি সরাসরি উপরে তাকানো হয়, সূর্যকে পূর্ণ শীর্ষে রেখে) এবং তির্যক কলামের ঘনত্বের (একই পর্যবেক্ষণ কোণ, সূর্য অন্য কোনও কোণে) মধ্যে অনুপাত দেয়ঃ যেখানে অ্যামফি হল প্রজাতি i-এর এয়ারমাস ফ্যাক্টর, উল্লম্ব কলাম এবং শীর্ষ কোণে সূর্যের সাথে তির্যক কলাম। বায়ু ভরের কারণগুলি বিকিরণ স্থানান্তর গণনা দ্বারা নির্ধারণ করা যেতে পারে। কিছু বীজগণিত উল্লম্ব কলামের ঘনত্ব দেখায় যা দ্বারা দেওয়া হবেঃ প্রথম পরিমাপের জ্যামিতিতে কোণটি কোথায় এবং দ্বিতীয়টির কোণটি কোথায়। লক্ষ্য করুন যে এই পদ্ধতির সাহায্যে, সাধারণ পথ বরাবর কলামটি আমাদের পরিমাপ থেকে বাদ দেওয়া হবে এবং পুনরুদ্ধার করা যাবে না। এর অর্থ হল, স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারে কেবল কলামের ঘনত্ব পুনরুদ্ধার করা যেতে পারে এবং কলামটি কোথা থেকে শুরু হয় তা নির্ধারণ করার জন্য দুটি পরিমাপের মধ্যে বিচ্ছুরণের সর্বনিম্ন বিন্দু নির্ধারণ করতে হবে। তথ্যসূত্র আইইউপি-তে ডিওএএস গ্রুপ, ব্রেমেন ডিওএএস এবং আইইউপি-তে বায়ুমণ্ডলীয় রসায়ন গ্রুপ, হাইডেলবার্গ ইনভার্স সমস্যা রিমোট সেন্সিং