국민대학교 신소재공학부 신소재기초실험1 이원계합금제조 및 분석 레포트

목차

1. 실험목표
2. 이론적 배경
3. 실험방법
4. 실험결과 및 고찰
5. 추가조사자료

본문내용

1. 실험목적
이원계 합금을(Sn-Pb)제조하고, ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용한 합금 성분 분석과 정량 분석 기기에 대해 이해해보며, 결과값과 실험값을 비교해보는 시간을 가진다.

2. 이론적 배경
1) ICP(Inductively Coupled Plasma)의 원리
- ICP-AES, ICP-OES로 불리는 유도 결합 플라즈마 분광분석기를 뜻한다. 이 실험기기의 원리는 우선 플라즈마(Plasma)에 대해 이해해야 한다. 플라즈마는 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체상태를 말하는데 쉽게 말해서 전기적으로 중성상태를 유지하려는 고체, 액체, 기체와 같은 제 4의 상태이며 지구에서 만들려면 <그림1>과 같이 인공적으로 만들어야 하지만 실제 우주에서는 거의 99.9% 플라즈마 상태이다. 원자는 양이온과 중성자 그리고 전자로 구성되어 있는데 각자의 에너지에 맞게 안정하게 있으려는 성질을 가지고 있다, 원자나 이온은 전기나 열을 가하면 전자가 높은 에너지 준위로 전이되어 들뜨게 된다. 원자나 이온은 불안정 하여 바닥상태로 되돌아 가려는 성질을 갖고 있어 각 원자마다 에너지 방출이 다르기 때문에 이런 성질을 활용하여 이 기기에서는 원자 방출(Atomic Emission)에 의한 각각의 에너지 차이로 측정한다. 측정은 고주파(13.56MHz) 유도 코일과 불활성 가스인 Ar(아르곤)주입은 냉각기체, 운반기체, 보조기체로 활용되어 플라즈마를 생성하고 또한 측정값으로 시료의 정성 및 정량 분석에 활용된다. 이를 통해 얻어진 고유 파장(결과값)으로 성분의 양을 분석할 수 있게 되는 것이다.[1][2]

2) ICP의 구조
- ICP는 크게 들뜨기 원(Excitation source), 시료 도입부(Sample introduction system), 단색화장치(Spectrometer), 검출기 및 증폭기(Photomultiplier)로 구성 되어있다.

참고 자료

WILLIAM D. CALLISTER, JR. DAVID G. RETHWISCH, (2017), 재료과학과 공학 (Materials science and Engineering), (p846, 108-111, 158), WILEY
BROWN LeMAY BURSTEN MURPHY WOODWARD STOLZFUS, (2017), CHEMISTRY THE CENTRAL SCIENCE, (p600), PEARSON
양재학, (2002), ICP-AES에 의한 철강 시료 중 Si 분석을 위한 전처리 방법 연구, (p4-6)
박현주, (2000), Inductively coupled plasma atomic emision spectroscopy에 의한 석탄회 분석법에 관한 연구, (p7-12)
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임재원, 미노루 이츠키, (2005), 글로우방전 질량분석법을 이용한 구리 박막내의 미량불순물 분석, (p17-23)
김성수 외 3인, (2011), 휴대용 XRF 장치의 검출감도 향상에 관한 연구, (P409-415)
<그림1>: Google, ‘’Plasma’, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plasma_Ball.jpg
<그림2>: Google, “Surface Plasom Resonance”, http://www.mdpi.com/1424-8220/15/7/15684
<그림3>: Naver, ‘ICP분광 분석”, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=654132&cid=42326&categoryId=42326
<그림4>: Google, “ICP excitation source”, http://www.ecolab.re.kr/home/business/machine.php
<그림5>: Selar Sulaiman(2007), Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES), (total page)
<그림6>: Google, “calibration curve”, http://slideplayer.com/slide/5022451/
<그림7, 8>: 임덕수, (2009), 비철금속유물의 조성분석을 위한 에너지분산형 X선형광분석법의 정량성 평가
<그림9>: Wikipedia, “Atomic absorption spectroscopy” https://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_absorption_spectroscopy
<그림10>: Google, “검량선”, http://nice2u.com/4
<그림12>: Google, “Dilution”, https://www.youtube.com/watch?v=Ej9J7kygdGA
<그림13>: Google, “글로우방전질량분석기” http://www.analypia.com/product2/product01.html?pm=11