1. 분광학 / 분광 분석학 (Spectroscopy)
ㅇ 각종 복사선(빛 포함)과 물질과의 상호작용을 다루는 과학 분야
- 과거에는, 가시광선 파장 영역 만을 분광 분석이라 하였으나,
- 점차, 자외선,적외선,X선,RF파 등으로 파장 영역이 넓혀졌으며,
- 최근에는, 심지어 빛과 관련없는 음향파,전자빔,이온빔 등도,
- 에너지와 물질과의 상호작용이라는 측면에서 이에 포함되기도 함
ㅇ 물질의 판별,특성,구조 등을 알아내기 위해, 복사선을 이용한 정량적,정성적인 분석법을 총칭함
2. 분광법 / 분광 분석법 / 분광 광도법 (Spectrometry, Spectrometric Method, Spectrophotometry)
ㅇ 빛과 같은 전자기복사선의 분광을 이용하여,
- 물리량(화학적 조성,농도 등)을 측정하는, 정량적인 분석법
ㅇ 원자,분자,이온이 흡수,방출,산란,회절하는 복사강도를 분광계를 이용하여 분광,검출,분석
- 일반적으로, 분석 물질이, 자극에 의해,
- 바닥상태에서 들뜬상태로 전이되어, 바닥상태로 되돌아갈 때,
- 이때, 방출되는 전자기 복사선을 측정하거나. (방출 스펙트럼)
- 들뜰 때, 흡수되거나 산란되는 전자기 복사선 량을 측정하여, (흡수 스펙트럼)
- 분석 물질에 대한 정보를 얻어냄
3. 분광법 구분 : 빛(전자파)과 물질 간의 상호작용(흡광,발광,회절,산란 등)별 구분
ㅇ 흡광 현상 (흡수 분광법)
- 비교적 파장이 긴 가시광선,적외선 등에서 빛 흡수에 따른 물질 농도 측정 등
. 핵 자기 공명법 (NMR,Nuclear Magnetic Resonance) : RF파와 원자핵과의 상호작용
. 원자 흡광 분광법 (Atomic Absorption Spectrometry)
. 자외선 - 가시광선 분광법 (UV-Vis)
. 적외선 분광법 (IR)
- 선택된 파장을 시료에 입사시키거나, 시료로부터 나온 특정 파장을 선택하기도 함
- 특히, 흡광량 측정은 쉽게 정량화 가능하여 용액상의 화학종 농도 분석 등에 많이 활용
ㅇ 발광 현상 (방출 분광법)
- 비교적 파장이 짧은 자외선,가시광선,X선 등
. X선 형광법 : 산소 원자번호(8) 보다 큰 원소들을 주로 분석
. 원자 발광 분광법 (Atomic Emission Spectrometry) : 원자의 전자 전이를 분석하여,
구성 원소를 파악하는 등
- 시료로부터 특성적인 복사선 방출을 유도
- 특히, 원자 기체 방전 등에서의 분광 선 스펙트럼 ☞ 원자 선 스펙트럼
. 물질 마다 저마다 다른 발광(방출) 선에 따른 분광 특성 곡선을 보임
ㅇ 산란 현상 (산란 분광법)
- 라만 분광법 (라만 산란) (Raman)
. 빛이 물질과 산란될 때 발생하는 주파수 변화(라만 효과)를 이용하는 방법
. 비 탄성 산란을 통해 분자의 진동 및 회전 특성을 연구
.. 고체,액체,기체 상태의 분자 구조를 연구
- 탁도법/비탁법 (Turbidimetry) : 시료의 입자 농도를 측정
- 네펄로법 (Nephelometry)
ㅇ 회절 현상
- X선 회절법 : 결정질 물질의 확인 및 구조 분석
- 전자 회절법 : 전자빔으로 원자의 배열 구조를 연구
ㅇ 굴절 현상
- 간섭 측정법 등
ㅇ 표면 특성 분석
- 전자현미경 등
4. 분광법 구분 : 물질 영역별 구분
ㅇ 원자 분광법 (Atomic Spectroscopy)
- 서로다른 원소의 원자가 흡수,방출 스펙트럼이 다르다는 성질에 기초함
. (원소의 존재와 농도 등을 분석)
ㅇ 분자 분광법 (Molecular Spectroscopy)
- 분자와 빛의 상호작용을 이용하여 분자에 대한 정보를 알아내는 학문
. (결합길이,결합힘상수,분자의 에너지 흐름 통로,결합 작용기 및 이들의 상호작용 등)
5. 분광법 구분 : 파장 영역별 (주파수 대역별) 구분
ㅇ 감마선 (0.005~1.4 Å) : 원자 핵 전이 현상 이용
ㅇ 전자선 (0.05 Å 정도) : 전자 현미경 등
ㅇ X선 (0.1~100 Å, 수 0.1 ㎚) : X선 분광법 등
- X선 회절,투과 현상 (결합의 파괴와 이온화) 등을 이용
ㅇ 자외선 (10~397 ㎚), 가시광선 (400~700 ㎚) : 자외선 - 가시광선 분광 광도법
- 원자가전자 전이 현상 (들뜸) 등을 이용
- 전이금속 화합물의 색상 특성과 전자전이를 확인하는 등
ㅇ 적외선 (780nm ~ 1㎜) : 적외선 분광법
- 분자의 진동과 회전 현상 등을 이용
- 특정 화학 결합(C-H,O-H 등)의 진동 에너지를 분석하여 유기 화합물의 작용기를 식별하는 등
ㅇ 마이크로파, RF 파
- 분자 회전 현상 등 이용 가능
. 비교적 파장이 긴 전자기파의 흡수,방출을 이용하는 분광법
. 강한 자기장 내 원자핵 스핀,전자 스핀의 방향에 따른 에너지 준위 간 전이 현상을 이용
- 마이크로파 : 전자 스핀 공명 분광법
. 비 자기 전자들의 전이 분석
- RF 파 : 핵 자기 공명 분광법 (MRI)
. 신체 조직 내 수분의 화학적 성질을 기반으로 함