Spectroscopy, Spectrometry   분광학, 분광법

(2021-02-01)

분광 분석


1. 분광학/분광 분석학 (Spectroscopy)

  ㅇ 각종 복사선( 포함)과 물질과의 상호작용을 다루는 과학 분야
     - 과거에는, 가시광선 파장영역 만을 분광분석이라 하였으나,
     - 점차, 자외선,적외선,X선,RF파 등으로 파장영역이 넓혀졌으며,
     - 최근에는, 심지어 과 관련없는 음향파,전자빔,이온빔 등도 함께 말하기도 함

  ㅇ 물질의 판별 및 특성을 알아내기 위해 복사선을 이용한 정량적,정성적인 분석법을 총칭함

         
2. 분광법/분광 분석법/분광 광도법 (Spectrometry,Spectrophotometry)과 같은 전자기복사선을 이용하여, 
     - 실제로 물리량(화학적 조성,농도 등)을 측정하는, 정량적인 분광 분석법

  ㅇ 원자,분자,이온흡수,방출,산란하는 복사강도분광계를 이용하여 분광,검출,분석

  ㅇ 일반적으로, 분석 물질이, 자극에 의해,
     - 바닥상태에서 들뜬상태로 전이되어, 바닥상태로 되돌아갈 때,
       방출되는 전자기 복사선측정하거나. (방출 스펙트럼)
     - 들뜰 때 흡수되거나 산란되는 전자기 복사선 량을 측정하여, (흡수 스펙트럼)
     - 분석 물질에 대한 정보를 얻어냄


3. 분광법 주요 구분전자기복사선물질과의 상호작용 결과를 이용한 분석법 구분
     - 흡광 현상
        . 비교적 파장이 긴 가시광선,적외선 등에서  흡수에 따른 물질 농도 측정 등
           .. 핵 자기 공명법(NMR,Nuclear Magnetic Resonance) : RF파원자핵과의 상호작용
           .. 원자 흡광 분광법(Atomic Absorption Spectrometry)
        . 선택된 파장시료에 입사시키거나, 시료로부터 나온 특정 파장을 선택하기도 함
        . 특히, 흡광측정은 쉽게 정량화 가능하여 용액상의 화학농도 분석 등에 많이 활용
     - 발광 현상
        . 비교적 파장이 짧은 자외선,가시광선,X선 등
           .. X선 형광법 : 산소 원자번호(8) 보다 큰 원소들을 주로 분석
           .. 원자 발광 분광법(Atomic Emission Spectrometry)
        . 시료로부터 특성적인 복사선 방출을 유도
        . 특히, 원자 기체 방전 등에서의 분광 선 스펙트럼원자 선 스펙트럼
           .. 물질 마다 저마다 다른 발광(방출) 선에 따른 분광 특성 곡선을 보임
     - 회절 현상
        . X선 회절법 : 결정(結晶) 물질의 확인 및 분석
        . 전자 회절법
     - 산란 현상
        . 라만 분광법 (라만 산란) (Raman)
        . 탁도법/비탁법(Turbidimetry)
        . 네펄로법(Nephelometry)
     - 굴절 현상
        . 간섭 측정법 등
     - 표면 특성 분석
        . 전자현미경 등

  ㅇ 물질 영역별 구분
     - 원자 분광법 (Atomic Spectroscopy) 
        . 서로다른 원소원자가 흡수,방출 스펙트럼이 다르다는 성질에 기초함

      - 분자 분광법 (Molecular Spectroscopy)
        . 분자의 상호작용을 이용하여 분자에 대한 정보(결합길이, 결합힘상수,
          분자에너지 흐름 통로, 결합 작용기 및 이들의 상호작용 등)를 알아내는 학문

  ㅇ 파장 영역별 구분
     - 전자선 (0.05  정도) : 전자 현미경 등
     - X선 (수 0.1 ㎚)  : X선 분광법 등
        . X선 회절,투과 현상 등을 이용
     - 자외선(10~397 ㎚), 가시광선(400~700 ㎚)  : 자외선-가시광선 분광 광도법
        . 원자가전자 전이 현상 등을 이용
     - 적외선(780nm ~ 1㎜)  : 적외선 분광법
        . 분자의 진동과 회전 현상 등을 이용

  ㅇ 주파수 대역별 구분
     * 라디오파,마이크로파 
        . 비교적 파장이 긴 전자기파의 흡수,방출을 이용하는 분광법으로,
        . 강한 자기장 내 핵 스핀,전자 스핀의 방향에 따른 에너지 준위 간 전이 현상을 이용
     - 마이크로파       : 전자스핀 공명 분광법 등
     - RF 파            : 핵 자기 공명 분광법
        . 신체 조직 내 수분의 화학적 성질을 기반으로 함
        . 자기공명영상 (MRI,Magnetic Resonance Imaging) 
           .. CT로는 영상화할 수 없는 부드러운 신체 조직을 3차원 영상으로 제공



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