분광분석의 개념

소개

이 자료는 분광분석법에 대한 기초와 활용에 도움을 드리기 위해 작성하였다. 기초편은 분광분석 관련 교재 및 “Fundamentals of modern UV-visible spectroscopy”(Agilent) 등 다양한 문헌을 참고하여 실용적 측면에 초점을 두고 있다. 분광학을 전문적으로 연구하는 분들 보다는 기기를 활용하고자 하는 분들에게 유익한 자료가 될 것이다. 특히 가급적 이미지를 많이 사용하였기에 PPT 작성 시 참고가 될 것이다.

목차

1) 분광학의 기본 개념
- 분광학이란 ?
- 분광분석의 발전과정

2) 전자기 복사선의 성질
- 빛의 파동성
- 빛의 입자성
- 빛의 파장별 분류
-에너지 준위와 스펙트럼
-스펙트럼 형태
-원자 스펙트럼과 분자 스펙트럼
-빛과 색

3) 분광법의 활용
-분광학에 활용되는 빛의 특성
-흡수/방출 분석법
-활용분야

본문내용

분광학(Spectroscopy)은 원자 또는 분자, 이온에 의해 유발되는 전자기선의 흡수, 방출, 산란 등을 사용하여 원자나 분자의 정성 및 정량적 특성을 연구하거나 물리적 현상을 연구한다. 즉, 물질과 빛의 상호작용을 연구하는 학문이다. 과거에는 주로 가시광선을 사용하여 파장 별로 분리되는 스펙트럼을 사용하였으나 점차 자외선, 적외선, X-선, 마이크로파, 라디오파 등의 전자기파 영역은 물론 최근에는 빛과는 연관성이 낮은 질량 분석법, Acoustic, electron 등도 포괄적으로 분광학이라 부르고 있다.
즉, 분광학의 개념은 점차 확장되어 파장(λ) 혹은 주파수(ν)에 따른 어떤 양을 측정하는 것을 뜻하게 되었고, 입자 복사와의 상호작용 혹은 주파수가 변하는 전자기장에 대한 반응을 연구하는 것 뿐만 아니라 광자의 E=hν의 관계에 따라 파장이나 주파수 대신 에너지(E)를 변수로 사용하는 것도 포함하게 되었다.

분광학은 17세기에 뉴튼에 의해 체계화된 이후 물리와 분석화학 분야에 널리 활용되고 있다. 분광법은 화학이 발전하던 초기에는 새로운 원소 발견의 주된 도구였으며, 이제는 화학물질의 분석과 구조 규명에서 필수적인 도구이다.(15) 광학, 화학분석 등 기초연구분야, 디스플레이, 플라즈마 등 응용연구분야, 교육용 과학기자재, 도료, 섬유, 인쇄, 의류 등 색채 관련분야 및 환경감시, 공정제어, 의료검진 등의 다양하다.

이 글에서는 분광학의 기초와 활용에 대해 기술하면서 몇 가지 용어에 대해 아래와 같이 규정하고자 한다.
 Spectroscopy(분광학/분광법): 파장(또는 에너지) 별 빛의 세기를 측정하는 방법/학문
 Spectrum(스펙트럼): 파장(또는 에너지)에 따른 빛의 세기 변화를 도시한 그래프
 Spectrometer(분광기): 분광학적 기계 장치 중 특정 파장에서의 빛의 양(photon 수)을 측정(measure)할 수 있는 meter. 입사된 광을 프리즘 또는 회절발로 단색화(분리)한 후 광의 세기를 검출하는 기계장치. (Spectrophotometer를 별도로 구분하지 않음.)
 Spectroscope: 광원, 시료부, 광학부(spectrometer)와 검출장치, 신호처리 시스템 등을 포함하는 체계화된 분광학적 시스템

참고자료

· Douglas A. Skoog, Donald M. West and F. James Holler, Fundamentals of Analytical Chemistry, 6th Ed., 분석화학교재연구회 역, 자유아카데미 (1992).
· Skoog, D.A. ; West, D.M. ; Holler, F.J. Fundamentals of analytical chemistry, 5th Ed.
· S. F. Mason, J. Chem. Soc, 1959
· Subodh Kumar(Guru Nanak Dev University), Spectroscopy of Organic Compounds (2006. 10. 26)
· Donald L. Pavia, Gary M. Lampman and Gerge S. Kriz, Introduction to Spectroscopy – A Guide for Students of Organic Chemistry, 2nd Ed., Saunders College Publishing (1996).
· Fundamentals of modern UV-Vis Spectroscopy (Agilent)
· Christain, G.G., Analytical Chemistry 5th Ed. (1994)
· Antohny J. Owen, Use of Derivative Spectroscopy, Agilent Application Note 5963-3940E (1995)
· Monde Qhobosheane, Introduction to Spectroscopy in the Teaching Lab Using Ocean Optics Spectrometers, Ocean Optics. Inc. (2006).
· R. B. Bilhorn, J. V. Sweedler, P. M. Epperson, and M. B. Denton, ‘’Charge Transfer Device Detectors for Analytical Optical Spectroscopy’’, Appl. Spectros. 1987, 41