কার্বন ডাইঅক্সাইড একটি বর্ণহীন ও গন্ধহীন গ্যাস। এটি বায়ুমণ্ডলের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। সালোকসংশ্লেষণের প্রধান বিক্রিয়ক হিসেবে, কার্বন ডাইঅক্সাইডের ঘনত্ব ফসলের সালোকসংশ্লেষণ দক্ষতার সাথে সরাসরি সম্পর্কিত এবং এটি ফসলের বৃদ্ধি ও বিকাশ, পরিপক্কতার পর্যায়, প্রতিকূলতা সহনশীলতা, গুণমান এবং ফলন নির্ধারণ করে। কিন্তু এর অতিরিক্ত পরিমাণ শুধু গ্রিনহাউস প্রভাব এবং অন্যান্য প্রভাবই সৃষ্টি করে না, বরং মানব স্বাস্থ্যেরও ক্ষতি করে। ০.৩ শতাংশে মানুষের লক্ষণীয় মাথাব্যথা হয় এবং ৪-৫ শতাংশে তাদের মাথা ঘোরায়। ঘরের ভেতরের পরিবেশ, বিশেষ করে শীতাতপ নিয়ন্ত্রিত কক্ষগুলো তুলনামূলকভাবে আবদ্ধ থাকে। দীর্ঘ সময় ধরে বায়ুচলাচল না থাকলে, কার্বন ডাইঅক্সাইডের ঘনত্ব ধীরে ধীরে বাড়তে থাকে, যা মানব স্বাস্থ্যের জন্য ক্ষতিকর। ২০০৩ সালে কার্যকর হওয়া ঘরের ভেতরের বায়ুর গুণমান মানদণ্ড অনুসারে, গড় দৈনিক কার্বন ডাইঅক্সাইডের আয়তনিক ভগ্নাংশের আদর্শ মান ০.১%-এর বেশি হওয়া উচিত নয়।
বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির ক্রমাগত উন্নয়ন, মানুষের জীবনযাত্রার মানের ক্রমবর্ধমান উন্নতি এবং পরিবেশ সুরক্ষার প্রতি মানুষের ক্রমবর্ধমান মনোযোগের ফলে শীতাতপ নিয়ন্ত্রণ, কৃষি, চিকিৎসা, যানবাহন ও পরিবেশ সুরক্ষার মতো ক্ষেত্রগুলিতে কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাসের পরিমাণগত পর্যবেক্ষণ ও নিয়ন্ত্রণের চাহিদা বৃদ্ধি পেয়েছে।শিল্প, কৃষি, জাতীয় প্রতিরক্ষা, চিকিৎসা ও স্বাস্থ্য, পরিবেশ সুরক্ষা, মহাকাশ এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে কার্বন ডাই অক্সাইড সেন্সর ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
কার্বন ডাই অক্সাইড সেন্সরের কার্যপ্রণালী নিচে তুলে ধরা হলো।
প্রতিটি পদার্থের নিজস্ব বৈশিষ্ট্যপূর্ণ উজ্জ্বল-রেখা বর্ণালী এবং সেই অনুযায়ী শোষণ বর্ণালী থাকে, যেমন কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাসের অণুর ক্ষেত্রেও দেখা যায়। সিরামিক পদার্থের ল্যাটিস কম্পন এবং ইলেকট্রনের গতির মধ্যে একটি বাধা সৃষ্টিকারী প্রভাব রয়েছে; তাপমাত্রা বাড়লে ল্যাটিস কম্পন শক্তিশালী হয়, এর বিস্তার বৃদ্ধি পায় এবং ইলেকট্রনের উপর এই বাধা সৃষ্টিকারী প্রভাব আরও শক্তিশালী হয়। গ্যাস নির্বাচনী শোষণ তত্ত্ব অনুসারে, যখন আলোক উৎসের নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য গ্যাসের শোষণ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে মিলে যায়, তখন অনুরণন শোষণ ঘটে এবং এর শোষণ তীব্রতা গ্যাসের ঘনত্বের সাথে সম্পর্কিত। আলোর শোষণ তীব্রতা পরিমাপের মাধ্যমে গ্যাসের ঘনত্ব নির্ণয় করা যায়।
বর্তমানে বিভিন্ন ধরণের কার্বন ডাই অক্সাইড সেন্সর রয়েছে, যার মধ্যে তাপ পরিবাহিতা টাইপ, ডেনসিটোমিটার টাইপ, বিকিরণ শোষণ টাইপ, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা টাইপ, রাসায়নিক শোষণ টাইপ, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল টাইপ, ক্রোমাটোগ্রাফি টাইপ, ভর বর্ণালী টাইপ, ইনফ্রারেড অপটিক্যাল টাইপ ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত।
ইনফ্রারেড শোষণ কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস সেন্সর এই নীতির উপর ভিত্তি করে কাজ করে যে, বিভিন্ন পদার্থের ক্ষেত্রে গ্যাসের শোষণ বর্ণালী ভিন্ন ভিন্ন হয়। কার্বন ডাই অক্সাইড সেন্সরটি একটি নির্দিষ্ট ইনফ্রারেড ব্যান্ডের মধ্যে ইনফ্রারেড ল্যাম্প ড্রাইভার সার্কিট দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। এটি পরীক্ষাধীন গ্যাসের শোষণ এবং ইনফ্রারেড আলোর বিস্তারের পরিবর্তন পর্যবেক্ষণ করে। এরপর গণনার মাধ্যমে গ্যাসের ঘনত্বের পরিবর্তন যাচাই করা হয়। সেন্সরের আউটপুট সিগন্যাল ফিল্টারিং, উন্নত প্রক্রিয়াকরণ এবং ADC দ্বারা সংগ্রহ ও রূপান্তরের পর মাইক্রোপ্রসেসরে ইনপুট করা হয়। মাইক্রোপ্রসেসর সিস্টেমটি সংগৃহীত তথ্যের সাথে সংশ্লিষ্ট তাপমাত্রা ও চাপের সমন্বয় করে এবং সবশেষে গণনাকৃত কার্বন ডাই অক্সাইডের ঘনত্ব পরীক্ষাধীন ডিভাইসের ডিসপ্লেতে আউটপুট করে। এর মধ্যে প্রধানত টিউনেবল ডায়োড লেজার শোষণ স্পেকট্রোস্কোপি, ফটোঅ্যাকোস্টিক স্পেকট্রোস্কোপি, ক্যাভিটি এনহ্যান্সমেন্ট স্পেকট্রোস্কোপি এবং নন-স্পেকট্রাল ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপি অন্তর্ভুক্ত। ইনফ্রারেড শোষণ সেন্সরের অনেক সুবিধা রয়েছে, যেমন উচ্চ সংবেদনশীলতা, দ্রুত বিশ্লেষণ গতি এবং ভালো স্থিতিশীলতা ইত্যাদি।
একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কার্বন ডাইঅক্সাইড গ্যাস সেন্সর হলো এমন একটি রাসায়নিক সেন্সর যা একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়ার মাধ্যমে কার্বন ডাইঅক্সাইডের ঘনত্বকে (বা আংশিক চাপকে) একটি বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করে। বৈদ্যুতিক সংকেত শনাক্তকরণের উপর ভিত্তি করে, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল প্রকারকে পটেনশিয়াল টাইপ, কারেন্ট টাইপ এবং ক্যাপাসিট্যান্স টাইপে ভাগ করা হয়। ইলেক্ট্রোলাইটের রূপ অনুসারে, তরল ইলেক্ট্রোলাইট এবং কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট রয়েছে। ১৯৭০-এর দশক থেকে, কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট কার্বন ডাইঅক্সাইড সেন্সর গবেষকদের মধ্যে ব্যাপকভাবে আগ্রহের বিষয় হয়ে উঠেছে। কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট কার্বন ডাইঅক্সাইড সেন্সরের মূলনীতি হলো, গ্যাস-সংবেদনশীল উপাদানটি গ্যাসের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় আয়ন তৈরি করে, যার ফলে তড়িৎচালক বল গঠিত হয় এবং এই তড়িৎচালক বল পরিমাপ করে গ্যাসের আয়তন ভগ্নাংশ পরিমাপ করা হয়।
কার্বন ডাইঅক্সাইড এবং অন্যান্য গ্যাসের ভিন্ন তাপ পরিবাহিতার সুবিধা নিয়ে কার্বন ডাইঅক্সাইড গ্যাস সেন্সরই প্রথম কার্বন ডাইঅক্সাইড শনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। কিন্তু এর সংবেদনশীলতা কম।
সারফেস অ্যাকোস্টিক ওয়েভ (SAW) গ্যাস সেন্সরে পাইজোইলেকট্রিক ক্রিস্টালের আবরণে একটি গ্যাস সংবেদনশীল ফিল্মের স্তর থাকে যা গ্যাসকে বেছে বেছে শোষণ করে। যখন এই গ্যাস সংবেদনশীল ফিল্ম পরীক্ষাধীন গ্যাসের সংস্পর্শে আসে, তখন আবরণটির সান্দ্র স্থিতিস্থাপকতা এবং পরিবাহিতার মতো গুণাবলী ও বৈশিষ্ট্যের পরিবর্তন ঘটে, যা পাইজোইলেকট্রিক ক্রিস্টালের সারফেস অ্যাকোস্টিক ওয়েভ ফ্রিকোয়েন্সিকে স্থানান্তরিত করে এবং গ্যাসের ঘনত্ব শনাক্ত করে। সারফেস অ্যাকোস্টিক ওয়েভ (SAW) গ্যাস সেন্সর এক ধরনের ভর সংবেদনশীল সেন্সর। এছাড়াও, কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল মাইক্রোব্যালেন্স গ্যাস সেন্সরটি SAW সেন্সরের অনুরূপ নীতিতে কাজ করে, তাই এটিও ভর সংবেদনশীল সেন্সরের অন্তর্ভুক্ত। ভর সংবেদনশীল সেন্সরের নিজস্ব কোনো গ্যাস বা বাষ্পের প্রতি নির্বাচন ক্ষমতা নেই, এবং একটি রাসায়নিক সেন্সর হিসাবে এর নির্বাচন ক্ষমতা শুধুমাত্র পৃষ্ঠের আবরণের পদার্থের বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে।
সেমিকন্ডাক্টর কার্বন ডাইঅক্সাইড গ্যাস সেন্সরটি গ্যাস সেন্সর হিসেবে সেমিকন্ডাক্টর গ্যাস সেন্সর ব্যবহার করে, এবং মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর কার্বন ডাইঅক্সাইড গ্যাস সেন্সরটির দ্রুত সাড়াদান, শক্তিশালী পরিবেশগত প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং স্থিতিশীল কাঠামোর বৈশিষ্ট্য রয়েছে।
পোস্ট করার সময়: ১৪ আগস্ট, ২০২০
