कागज एक चादर, विषमजात, निर्मित उत्पाद सेलूलोसिक फाइबर, आकार एजेंट, अकार्बनिक fillers, colorants, और पानी के शामिल है। सेलूलोज़ फाइबर विभिन्न प्रकार के पौधे स्रोतों से उत्पन्न हो सकते हैं; कच्चे माल तो शारीरिक और / या रासायनिक उपचार के संयोजन के माध्यम से टूट गया है एक व्यावहारिक लुगदी मुख्य रूप से सेलूलोज़ फाइबर से मिलकर उत्पादन. कागज उत्पाद में सेलूलोज़ भी माध्यमिक, या पुनर्नवीनीकरण फाइबर¹बरामद किया जा सकता है। TAPPI विधि टी 401, “कागज और paperboard के फाइबर विश्लेषण,” वर्तमान में फाइबर प्रकार और उनके अनुपात एक कागज के नमूने के भीतर मौजूद की पहचान करने के लिए कला विधि की स्थिति है और कई समुदायों द्वारा उपयोग किया जाता है². यह एक मैनुअल, colorimetric तकनीक एक विशेष रूप से प्रशिक्षित मानव विश्लेषक के दृश्य तीक्ष्णता पर निर्भर करने के लिए एक कागज नमूना के घटक फाइबर प्रकार विचार है. इसके अलावा, TAPPI 401 विधि के लिए नमूना तैयारी कठिन और समय लगता है, शारीरिक विनाश और कागज के नमूने के रासायनिक गिरावट की आवश्यकता होती है. विशेष रूप से निर्धारित अभिकर्मकों के साथ दाग ऑक्सीकरण के प्रभाव के अधीन फाइबर नमूने renders, यह मुश्किल संरक्षण या नमूना बैंकिंग के लिए नमूने संग्रह करने के लिए कर रही है. इस प्रकार, TAPPI विधि टी 401 से परिणाम मानव व्याख्या के अधीन हैं और सीधे एक व्यक्ति विश्लेषक है, जो अनुभव और प्रशिक्षण के उस व्यक्ति के स्तर पर आधारित बदलता है के दृश्य विवेक पर निर्भर हैं, अंतर्निहित त्रुटियों के लिए अग्रणी जब के बीच और नमूना सेट के भीतर परिणामों की तुलना. अविवेकी और अशुद्धि के अनेक स्रोत भी मौजूद हैं^. इसके अतिरिक्त, TAPPI विधि माध्यमिक फाइबर की मात्रा या कागज के नमूने के सापेक्ष उम्र^4,5का निर्धारण करने में असमर्थ है।

इसके विपरीत, गुंजयमान गुहा परावैद्युत स्पेक्ट्रोस्कोपी (RCDS) तकनीक हम इस लेख में वर्णन विश्लेषणात्मक क्षमताओं है कि अच्छी तरह से कागज परीक्षाओं के लिए अनुकूल हैं प्रदान करता है. Dielectric स्पेक्ट्रोस्कोपी तेजी से बदलते विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र, जैसे माइक्रोवेव के जवाब में एक मैट्रिक्स के भीतर द्विध्रुव और मोबाइल प्रभारी वाहक की छूट गतिशीलता की जांच. यह आणविक घूर्णी पुनरभिविन्यास शामिल है, RCDS विशेष रूप से अच्छी तरह से सीमित रिक्त स्थान में अणुओं की गतिशीलता की जांच करने के लिए अनुकूल बनाने, इस तरह के सेलूलोज़ फाइबर पर adsorbed के रूप में कागज के एक पत्रक के भीतर imbedded. एक जांच अणु के रूप में पानी का उपयोग करके, RCDS एक साथ रासायनिक पर्यावरण और सेलूलोज़ बहुलक के भौतिक अनुरूपता के बारे में जानकारी निकाल सकते हैं.

सेलूलोज़ फाइबर का रासायनिक वातावरण जल अणुओं के साथ हाइड्रोजन आबंधन की सीमा को प्रभावित करता है, इसलिए अस्थिर वैद्युत क्षेत्र के प्रत्युत्तर में गति में आसानी होती है। सेलूलोसिक वातावरण, भाग में, कागज एनालाइट में हेमीसेलुलोज़ और लिग्निन की सांद्रता द्वारा निर्धारित किया जाता है। हेमीसेलूलोज पेंटोस का हाइड्रोफिलिक शाखा बहुलक है, जबकि लिग्निन एक हाइड्रोफोबिक, क्रॉस-लिंक्ड, फेनोलिक बहुलक है। कागज के फाइबर में हेमीसेलुलोस और लिग्निन की मात्रा कागज बनाने की प्रक्रिया का परिणाम है। हाइड्रोफिलिक साइटों के बीच कागज विभाजन में जल, और सेलूलोज़ बहुलक के भीतर हाइड्रोजन आबंधन, विशेष रूप से adsorbed पानी के अणुओं के साथ, सेलूलोज़ संरचना के भीतर पार से लिंकिंग के स्तर को प्रभावित करता है, के स्तर ध्रुवणीयता, और सेलूलोज़ बहुलक⁵के भीतर छिद्रों की वास्तुकला। किसी सामग्री की कुल परावैद्युत अनुक्रिया प्रणाली के भीतर सभी द्विध्रुव क्षणों का एक सदिश योग है और इसे प्रभावी माध्यम^{सिद्धांत6,7}के उपयोग के माध्यम से परावैद्युत स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से अलग किया जा सकता है । इसी प्रकार, परावैद्युत पदार्थ की धारिता इसकी मोटाई के व्युत्क्रमानुपाती होती है; इसलिए, गुंजयमान गुहिका परावैद्युत स्पेक्ट्रोस्कोपी अल्ट्रा-थिन फिल्मों की सामग्री के नमूना-से-प्रतिदर्श मोटाई का अध्ययन करने के लिए आदर्श है जैसे कि कागज^8,9,10। जबकि लकड़ी और सेलूलोज़ उत्पादों का अध्ययन करने के लिए डाइइलेक्ट्रिक स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीकों के उपयोग से संबंधित कार्य का एक महत्वपूर्ण निकाय है, उन अध्ययनों का दायरा कागज विनिर्माणता के मुद्दों तक सीमित किया गया है^{11,12 ,13}. हम नमी और यांत्रिक गुणों से परे कागज परीक्षण करने के लिए RCDS के आवेदन का प्रदर्शन करने के लिए कागज के anisotropic प्रकृति का लाभ ले लिया है^14,15,16 और दिखाने के लिए कि यह पैदावार संख्यात्मक डेटा है कि इस तरह के गेज क्षमता अध्ययन और वास्तविक समय सांख्यिकीय प्रक्रिया नियंत्रण (SPC) के रूप में गुणवत्ता आश्वासन तकनीक में इस्तेमाल किया जा सकता है. विधि भी निहित फोरेंसिक क्षमताओं है और मात्रात्मक पर्यावरण स्थिरता चिंताओं का सामना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, आर्थिक हितों का समर्थन, और बदल और नकली दस्तावेजों का पता लगाने.

अनुनादक गुहिका परावैद्युत स्पेक्ट्रोस्कोपी (आरसीडीएस) सिद्धांत और तकनीक
RCDS कई परावैद्युत स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक ों में से एक उपलब्ध¹⁷है; यह विशेष रूप से चुना गया था क्योंकि यह गैर संपर्क है, गैर विनाशकारी, और प्रयोगात्मक परावैद्युत स्पेक्ट्रोस्कोपी के अन्य तरीकों की तुलना में सरल. कागज के गुणों का अध्ययन करने के लिए उपयोग की जाने वाली अन्य विश्लेषणात्मक तकनीकों के विपरीत, आरसीडीएस एक नमूना शीट¹⁸के दोनों पक्षों के लिए खाते में माप के डुप्लिकेट सेट की आवश्यकता को समाप्त करता है। गुंजयमान माइक्रोवेव गुहा तकनीक दोनों सतह और थोक चालकता के प्रति संवेदनशील होने का लाभ है. उदाहरण के लिए, एक नमूना सामग्री की सतह चालकता एक नमूना के रूप में गुहा की गुणवत्ता कारक (क्यू-फैक्टर) में परिवर्तन पर नज़र रखने के द्वारा निर्धारित किया जाता है उत्तरोत्तर नमूना की मात्रा¹⁸ के साथ मात्रात्मक सहसंबंध में गुहा में डाला जाता है ^,19,20. चालकता केवल नमूना मोटाई द्वारा सतह चालकता विभाजित करके प्राप्त किया जा सकता है. परीक्षण के तहत एक सामग्री के परावैद्युत प्रोफ़ाइल के लिए एक प्रॉक्सी के रूप में कागज कार्यों की तरह एक पतली, चादरी सामग्री की सतह चालकता ,क्योंकि यह सीधे परावैद्युत हानि के लिए आनुपातिक है, $ “, MUT^18,19के^{, 20}. डाइइलेक्ट्रिक हानि इस बात का संकेत है कि जब किसी विद्युत क्षेत्र को उस पार लगाया जाता है तो परावैद्युत पदार्थ द्वारा कितनी ऊष्मा नष्ट हो जाती है; अधिक से अधिक चालकता के साथ सामग्री कम प्रवाहकीय सामग्री की तुलना में एक उच्च परावैद्युत हानि मूल्य होगा.

प्रायोगिक रूप से, नमूने की सतह से संबद्ध परावैद्युत हानि, गुहा अनुनाद गुणवत्ता गुणक (क्यू) (अर्थात्, ऊर्जा हानि) की मात्रा में वृद्धि के साथ, नमूना की मात्रा में वृद्धि के साथ¹⁹की कमी की दर से निकाला जाता है। क्यू का निर्धारण 3 डीबी चौड़ाई से गुंजयमान आवृत्ति च पर किया जाता है,ख्च , गुंजयमान आवृत्ति चपर गुंजयमान शिखर का च , ु ]च ,च . यह संबंध समीकरण 1 द्वारा नीचे दी गई रेखा की ढलान के साथ मात्रात्मक सहसंबद्ध है, जहां रिक्त गुहा के क्यू-कारक से नमूना के Q-कारक के व्युत्क्रम के अंतर का प्रतिनिधित्व करता है, की मात्रा का अनुपात है खाली गुहा की मात्रा में डाला नमूना, और लाइन अवरोधन, ख”, नमूना में गैर वर्दी क्षेत्र के लिए खातों, के रूप में चित्र 1 19में दिखाया गया है.

(समीकरण 1)

इस अनुच्छेद में, हम फाइबर प्रजातियों के अनुपात का निर्धारण करके इस तकनीक की व्यापक उपयोगिता वर्णन (कल्पना), स्वाभाविक रूप से और कृत्रिम रूप से आयु वर्ग के कागजात के रिश्तेदार उम्र का निर्धारण, और सफेद कार्यालय copier के पुनर्नवीनीकरण फाइबर सामग्री की मात्रा निर्धारित कागज analytes. जबकि RCDS तकनीक अन्य विषयों का अध्ययन करने के लिए उपयुक्त हो सकता है, जैसे बिजली के उपकरण में कागज इन्सुलेशन में उम्र बढ़ने के मुद्दों के रूप में, इस तरह के अध्ययन वर्तमान काम के दायरे से बाहर हैं, लेकिन भविष्य में आगे बढ़ाने के लिए दिलचस्प होगा.