کیمیکل سینسر: ساخت، سرکٹ، ورکنگ، اقسام، بمقابلہ بائیو سینسر اور اس کی ایپلی کیشنز

مثالی کیمیکل سینسر پورٹیبل، سستے، اور فول پروف ڈیوائسز ہیں جو کسی بھی ترجیحی میڈیم میں کسی خاص تجزیہ کار کے لیے مثالی اور فوری انتخاب کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں تاکہ کسی بھی مطلوبہ تجزیہ کار ارتکاز پر قابل پیمائش آؤٹ پٹ سگنل پیدا کیا جا سکے۔ عام طور پر، یہ سینسر ایسے آلات (یا) آلات ہیں جو ارتکاز، قابل شناخت موجودگی (یا) تجزیہ کی مقدار کا فیصلہ کرتے ہیں۔ کیمیائی سینسر کی درخواست کی پیچیدگی ان تعیین کے ساتھ منسلک تکنیکی پیچیدگیوں اور تجزیہ کیے جانے والے کیمیائی مواد کی مخصوص نوعیت سے منسلک ہے۔ کیمیکل سینسنگ کے انتخابی اور حساسیت کے پہلو ترجیحی تعین کے جہتی، مرحلے اور وقتی پہلوؤں سے متاثر ہو سکتے ہیں۔ تجزیہ کار مائع یا ٹھوس مرحلے میں مختلف جہتی پیمانوں پر دستیاب ہوسکتا ہے جو بلک لیٹر سے لے کر پکولیٹر تک ہوتا ہے۔ یہ مضمون ایک پر مختصر معلومات فراہم کرتا ہے۔ کیمیائی سینسر ، اس کا کام، اور اس کی ایپلی کیشنز۔

کیمیکل سینسر کیا ہے؟

ایک سینسر جو کسی تجزیہ کار کے اندر کیمیائی مقداروں کی پیمائش اور پتہ لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے (تشکیل، کسی خاص عنصر کا وجود (یا) آئن، کیمیائی سرگرمی، ارتکاز) کو الیکٹرانک ڈیٹا میں تبدیل کرنے کے لیے اسے کیمیکل سینسر کہا جاتا ہے۔ یہ سینسر بنیادی طور پر بے شمار ایپلی کیشنز میں استعمال کیے جاتے ہیں جن میں گھر کا پتہ لگانے کے نظام، طبی، نینو ٹیکنالوجی اور آٹوموٹو شامل ہیں۔

کیمیکل سینسر کا ڈھانچہ

کیمیائی سینسر کا ڈھانچہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ یہ سینسر دو اہم اجزاء کے ساتھ بنایا گیا ہے۔ رسیپٹر یا سینسنگ میٹریل اور ٹرانس ڈوسر۔ سینسنگ مواد سینسر کی قسم کی بنیاد پر ہدف کے تجزیہ کار کے ساتھ مختلف طریقوں سے تعامل کرتا ہے۔ اس تعامل کا نتیجہ ایک مادی خاصیت کی تبدیلی ہے جیسے برقی چالکتا اور بڑے پیمانے پر۔

اس سینسر کا اگلا جزو ہے۔ ٹرانسڈیوسر ، جو ریسیپٹر اور تجزیہ کار کے مابین تعامل کا کیمیائی ڈیٹا لینے اور اسے الیکٹرانک سگنل میں تبدیل کرنے کے لئے ذمہ دار ہے۔ اس کے بعد، یہ ڈیٹا کمپیوٹر (یا) ایک میکانی جزو کو دیا جاتا ہے۔

کیمیائی سینسر نامیاتی اور غیر نامیاتی کیمیائی مرکبات کی ساخت اور ارتکاز کو برقی سگنلز میں تبدیل کرنے کے لیے الیکٹرو کیمیکل ردعمل کے اصول پر کام کرتا ہے۔

کیمیکل سینسر سرکٹ اور اس کا کام کرنا

یہ سرکٹ بتاتا ہے کہ کاربن مونو آکسائیڈ سینسر کیسے کام کرتا ہے۔ اس سینسر میں تین الیکٹروڈ ہوتے ہیں جو مائع الیکٹرولائٹ کے اندر ڈوب جاتے ہیں۔ یہ تینوں الیکٹروڈ بنیادی طور پر ورکنگ الیکٹروڈ، کاؤنٹر الیکٹروڈ اور ریفرنس الیکٹروڈ ہیں لیکن سب سے اہم الیکٹروڈ ورکنگ الیکٹروڈ ہے۔ یہ الیکٹروڈ پلاٹینم سے بنا ہے جو کاربن مونو آکسائیڈ کے لیے ایک اتپریرک دھات ہے جس کی پشت پناہی گیس سے بھیجا جا سکتی ہے حالانکہ ہائیڈروفوبک جھلی ہے۔ کاربن مونو آکسائیڈ گیس غیر محفوظ جھلی کے ذریعے پھیلتی ہے اور الیکٹرو کیمیکل طور پر آکسائڈائز ہوتی ہے۔

الیکٹروڈ سے الیکٹرو کیمیکل رد عمل کے بہاؤ میں شامل الیکٹران سینسر کا آؤٹ پٹ سگنل تیار کرتے ہیں۔ حوالہ الیکٹروڈ الیکٹرولائٹ کے اندر ایک مستحکم الیکٹرو کیمیکل صلاحیت فراہم کرتا ہے۔ یہ الیکٹروڈ صرف کاربن مونو آکسائیڈ گیس کی نمائش سے محفوظ ہے، اس طرح اس کی تھرموڈینامک صلاحیت ہمیشہ ایک جیسی ہوتی ہے اور مستحکم رہتی ہے۔ اس کے علاوہ، پورے ریفرنس الیکٹروڈ میں کسی کرنٹ کو بہنے کی اجازت نہیں ہے الیکٹرو کیمیکل سیل سرکٹ کو مکمل کرنے کے لیے ایک کاؤنٹر الیکٹروڈ فراہم کیا جاتا ہے۔

یہ الیکٹروڈ صرف دوسرے نصف سیل کے طور پر کام کرتا ہے اور الیکٹرانوں کو الیکٹرولائٹ میں جانے یا اس سے دور جانے دیتا ہے۔ نیچے کا سرکٹ ورکنگ الیکٹروڈ پوٹینشل کو کنٹرول کرتا ہے اور سگنل کرنٹ کو ایک وولٹیج میں تبدیل کرتا ہے جسے پوٹینیوسٹیٹ کہا جاتا ہے۔ WE (کام کرنے والے الیکٹروڈ) سے کرنٹ U2 op-amp کے ذریعے وولٹیج میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ لہذا یہ سرکٹ کام کرنے والے الیکٹروڈ وولٹیج کو تعصب پوٹینشل (Vbias) پر برقرار رکھتا ہے۔ RE (حوالہ الیکٹروڈ) پوٹینشل کا موازنہ مستقل ان پٹ وولٹیج (Vbias) سے کیا جاتا ہے۔ سرکٹ میں U1 op-amp CE (کاؤنٹر الیکٹروڈ) پر ایک وولٹیج پیدا کرتا ہے جو ایک کرنٹ پیدا کرنے کے لیے کافی ہے جو بالکل ٹھیک مساوی ہے اور کام کرنے والے الیکٹروڈ کرنٹ کے الٹ ہے۔ ساتھ ہی، ورکنگ الیکٹروڈ اور ریفرنس الیکٹروڈ کے درمیان ایک مستقل وولٹیج کو برقرار رکھا جا سکتا ہے۔

کاربن مونو آکسائیڈ سینسر کیمیائی طور پر سلیکٹیو فلٹر سے بھی لیس ہے جو کام کرنے والے الیکٹروڈ پر پہنچنے سے پہلے ممکنہ طور پر مداخلت کرنے والی گیسوں کو ختم کر دیتا ہے۔ اگر کیمیائی طور پر سلیکٹیو فلٹر صحیح طریقے سے کام کرتا ہے، تو کیمیائی سینسر کو مداخلت کرنے والی گیسوں کے لیے کم ردعمل ملے گا۔ اوپر بیان کی گئی ٹیکنالوجی میں ایسے سینسر فراہم کرنے کے لیے ترمیم کی جا سکتی ہے جو مختلف گیسوں پر ردعمل ظاہر کرتے ہیں۔ تو یہ مختلف کام کرنے والے الیکٹروڈز، کیمیائی طور پر سلیکٹیو فلٹرز تعصب پوٹینشل کے ساتھ پورا کیا جا سکتا ہے۔

کیمیکل سینسر کی اقسام

کیمیائی سینسر کی مختلف اقسام ہیں جن پر ذیل میں بات کی گئی ہے۔

بریتھلائزر

سانس لینے والا ایک کیمیائی سینسر ہے جو سانس کے نمونے سے BAC (خون میں الکحل کی مقدار) کا اندازہ لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ جب بھی لوگ شراب پیتے ہیں، تو وہ کچھ مقدار میں الکحل کے مالیکیولز باہر نکالتے ہیں جو ان کی پینے کی مقدار کے براہ راست متناسب ہوتے ہیں۔ اس لیے اس سینسر کو خاص طور پر اس لیے ڈیزائن کیا گیا ہے کہ کسی شخص کے بی اے سی کو بار بار یہ طے کیا جا سکے کہ آیا وہ گاڑی محفوظ طریقے سے چلا رہا ہے یا نہیں۔ ایک بار جب الکحل کے مالیکیول ریسیپٹر کے ذریعے تعامل کرتے ہیں، تو پھر ان کا سامنا رسیپٹر میں بند ایک اور کیمیائی مادہ جیسے سلفیورک ایسڈ، سلور نائٹریٹ، پانی اور پوٹاشیم ڈائکرومیٹ سے ہوتا ہے۔ جب دو چیمبروں کے درمیان کیمیائی تفاوت کو تسلیم کیا جاتا ہے، تو ایک برقی سگنل پیدا کیا جا سکتا ہے اور اس کی سوئی یا سکرین کے ذریعے اشارہ کیا جا سکتا ہے۔

کاربن ڈائی آکسائیڈ سینسر

کاربن ڈائی آکسائیڈ سینسر کو بھی کہا جاتا ہے۔ CO2 سینسر جو CO2 گیس کی پیمائش کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس سینسر کے عام اصول انفراریڈ گیس سینسر اور کیمیائی گیس سینسر ہیں۔ لہذا، اندرونی ہوا کے معیار، کیپنوگراف ڈیوائس کی شکل اور مختلف صنعتی علاقوں میں پھیپھڑوں کے کام کو دیکھنے میں CO2 گیس کی پیمائش اہم ہے۔

کاربن مونو آکسائیڈ کا پتہ لگانے والا

کاربن مونو آکسائیڈ کا پتہ لگانے والا ایک آلہ ہے جو کاربن مونو آکسائیڈ کے زہر سے بچنے کے لیے CO گیس کی موجودگی کو محسوس کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ کاربن مونو آکسائیڈ گیس ایک بے رنگ، بے بو اور بے ذائقہ گیس ہے جو کاربن پر مشتمل مواد کی جزوی اگنیشن سے پیدا ہوتی ہے۔ اس گیس کی اعلی سطح موجود مقدار اور نمائش کی لمبائی کی بنیاد پر انسانوں کے لیے بہت خطرناک ہو سکتی ہے۔ یہ ڈیٹیکٹر بنیادی طور پر CO کی سطح کی پیمائش کرنے کے لیے بنائے گئے ہیں اور ماحول میں خطرناک CO کی سطح بننے سے پہلے خطرے کی گھنٹی بجاتے ہیں، لوگوں کو علاقے کو محفوظ طریقے سے تازہ کرنے یا وہاں سے نکلنے کے لیے کافی انتباہ فراہم کرتے ہیں۔

الیکٹرانک ناک

ایک الیکٹرانک ناک یا e-nose ایک آلہ ہے جو ذائقوں یا بدبو کا پتہ لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ سینسر اری اور پیٹرن ریکگنیشن سسٹم کے ساتھ انسانی حواس کو دوبارہ پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ لہذا شناخت کے عمل کے مراحل کا تعلق انسانی زلف سے ہے اور ان کا موازنہ، شناخت، مقدار اور دیگر ایپلی کیشنز جیسے کہ؛ ڈیٹا اسٹوریج اور بازیافت۔ شناخت کے عمل کے مراحل انسانی گھماؤ کی طرح ہوتے ہیں اور یہ شناخت، موازنہ، مقدار اور دیگر ایپلی کیشنز بشمول ڈیٹا اسٹوریج اور بازیافت کے لیے کیے جاتے ہیں۔

زنک آکسائیڈ نینوروڈ سینسر

زنک آکسائیڈ نانوروڈ سینسر (ZnO nanorod sensor) ایک نظری یا الیکٹرانک آلہ ہے جو محیطی ماحول میں مائع مالیکیولز یا بعض گیسوں کی موجودگی کا پتہ لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ کیمیکل سینسر تمام نینو سائز کے مواد جیسے ZnO nanorods کے لیے بہتر سطح کے علاقے کا استعمال کرتا ہے۔ نینوروڈس پر مالیکیول جذب کا پتہ نینوروڈز کی خصوصیات میں فرق کے ذریعے لگایا جا سکتا ہے، جیسے فوٹو لومینیسینس، کمپن فریکوئنسی، برقی چالکتا، ماس وغیرہ۔ گیس

پوٹینومیٹرک سینسر

پوٹینٹیومیٹرک سینسر ایک قسم کا کیمیکل سینسر ہے جسے اینالائٹ گیس (یا) محلول میں کچھ اجزاء کی تجزیاتی ارتکاز معلوم کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ جب کوئی وولٹیج موجود نہ ہو تو یہ سینسر الیکٹروڈ کی برقی صلاحیت کی پیمائش کرتا ہے۔ روایتی تجزیاتی آلات کے مقابلے اس سینسر کے بہت سے فوائد ہیں جیسے سادگی اور لاگت کی تاثیر۔ لہذا، یہ سینسر مختلف شعبوں جیسے خوراک، صحت کی دیکھ بھال، زراعت، کھانے کے معیار کی نگرانی، پانی کے معیار کی نگرانی، صحت کی نگرانی، ماحولیاتی نگرانی وغیرہ میں استعمال کیے جا سکتے ہیں۔

ہائیڈروجن سینسر

ہائیڈروجن سینسر سینسر کی ایک قسم ہے۔ مختلف شعبوں میں ہائیڈروجن گیس کی موجودگی کا پتہ لگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ سینسرز کم لاگت والے، پائیدار، کمپیکٹ، اور دیگر گیس سینسرز کے مقابلے میں برقرار رکھنے کے لیے بہت آسان ہیں۔ ہائیڈروجن بے رنگ، بے ذائقہ اور بو کے بغیر گیس ہے۔ اس سینسر کو ماحول میں ہائیڈروجن کے مواد کا پتہ لگانے اور گیس کے اخراج کی نگرانی کے لیے استعمال کیا جانا چاہیے۔ اس سینسر کو ہائیڈروجن گیس کا پتہ لگانے والوں میں گیس کے اخراج کا پتہ لگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

فلوروسینٹ کلورائد سینسر

فلوروسینٹ کلورائیڈ سینسر ایک قسم کا کیمیکل سینسر ہے جو کیمیکل تجزیہ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، سیل کے حجم، چارج بیلنس، جھلی کی اتیجیت، اور آرام کی صلاحیت کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے سیل جھلیوں میں کلورائد کی نقل و حمل کی پیمائش کرنے کے لیے۔ یہ بنیادی طور پر سسٹک فائبروسس کی تشخیص کے لیے بھی استعمال ہوتے ہیں۔ جسمانی عمل کے اندر کلورائڈ (Cl−) کی شرکت کی دریافتیں زندہ خلیات اور فلوروسینٹ ٹولز کی نشوونما میں انٹرا سیلولر Cl− پیمائش کو متحرک کرتی ہیں۔

فرق B/W کیمیکل سینسر اور بائیو سینسر

کیمیکل سینسر اور بائیو سینسرز کے درمیان فرق میں درج ذیل شامل ہیں۔

فائدے اور نقصانات

کیمیائی سینسر کے فوائد میں درج ذیل شامل ہیں۔

• کیمیائی سینسر مختلف گیسوں اور بخارات پر فوری ردعمل دیتا ہے۔
• یہ سستی ہیں۔
• کیمیائی سینسر استعمال کرنے میں بہت آسان اور پورٹیبل ہیں۔
• یہ مہنگے نہیں ہیں۔

کیمیائی سینسر کے نقصانات میں درج ذیل شامل ہیں۔

• یہ سینسر تنگ ہیں (یا) ان کے درجہ حرارت کی حد محدود ہے۔
• یہ سینسر ماحولیاتی نگرانی کی تمام ضروریات کو پورا نہیں کر سکتا۔
• اس کی محدود شیلف زندگی ہے۔

کیمیکل سینسر ایپلی کیشنز

دی کیمیائی سینسر کی درخواستیں مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• کیمیائی سینسر طبی پتہ لگانے، فوڈ انڈسٹری کی ماحولیاتی نگرانی، بائیو انجینیئرنگ، دفاعی حفاظت اور کان کنی کی صنعت میں اہم ایپلی کیشنز رکھتے ہیں۔
• کیمیائی سینسر ایپلی کیشنز میں بنیادی طور پر حفاظت، اہم دیکھ بھال، صنعتی حفظان صحت، مصنوعات کے معیار کے کنٹرول، عمل کے کنٹرول، وغیرہ شامل ہیں.
• یہ سینسر تجزیہ کار کے اندر کیمیائی خصوصیات کی پیمائش اور پتہ لگانے میں مدد کرتا ہے۔
• یہ ادویات، گھریلو تحفظ، ماحولیاتی آلودگی وغیرہ میں استعمال ہوتے ہیں۔
• کیمیکل سینسنگ کا استعمال مختلف شعبوں میں ہوتا ہے جیسے؛ الیکٹرو کیمیکل تجزیہ، بائیو میڈیکل پیمائش، آلودگی کی نگرانی اور صنعتی کنٹرول۔
• ان سینسرز میں آلودگی اور آلودگیوں کی نشاندہی کی نگرانی کے لیے مختلف ایپلی کیشنز ہیں۔

مزید کیمیکل سینسرز اور ان کے انٹرفیسنگ کے لیے براہ کرم اس سے رجوع کریں۔

• MQ4 میتھین گیس سینسر۔
• MQ8 ہائیڈروجن گیس سینسر۔

اس طرح، یہ ایک کیمیکل کا ایک جائزہ ہے۔ سینسر، ساخت، کام کرنا جی، سرکٹ، اقسام، اختلافات، فوائد، نقصانات، اور ایپلی کیشنز۔ یہ سینسر ایسے آلات ہیں، جو کیمیائی سگنل کو تجزیاتی سگنل میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ یہاں، کیمیکل سگنل سینسر میں واقع سینسنگ مواد اور ہدف تجزیہ کار کے درمیان منتخب تعامل کے ذریعے تشکیل دیا جا سکتا ہے۔ کیمیائی سینسر کی مثالیں ہیں؛ کاربن مونو آکسائیڈ ڈٹیکٹر، گلوکوز کا پتہ لگانے والے، مچھر، حمل کے ٹیسٹ وغیرہ۔ یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، بائیو سینسر کیا ہے؟