기기분석 Chapter 10. Seung Woong Lee Ph.D.

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1 기기분석 Chapter 10. Seung Woong Lee Ph.D.
Principles of Instrumental Analysis- 6th edition 기기분석 Chapter 10. Seung Woong Lee Ph.D.

2 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

3 원자 방출 분광법 - Atomic emission spectroscopy 광원  플라스마, 아크, 스파크
정성적 정보를 얻을 때는 유리하지만 정량적 분석시 스펙트럼 방해를 받을 가능성이 있음 장점 원소 상호간의 화학적 방해가 적음. 온도가 매우 높기 때문 하나의 들뜸 조건에서 대부분 원소들의 좋은 방출 스펙트럼을 얻을 수 있음. 내화성화합물 (붕소, 인, 텅스텐, 우라늄, 지르코늄, 니오브)을 낮은 농도에서 검출 가능 비금속 (염소, 브롬, 요오드, 황) 정량 가능 낮은 농도에서도 측정 가능 (10n) Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

4 원자 방출 분석의 원리 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

5 플라스마 광원 (ICP) ICP 생성 과정 아르곤가스가 토치 내부를 감듯이 흐른다. RF가 로드 코어에 가해짐 (40 MHz)
RF에 의해 충돌하고 있는 아르곤 원자들에 강한 전기 에너지를 가함 (Ignition) 전기 충격을 받은 아르곤 원자는 이온화가 되고 연쇄적으로 방출과정이 이루어짐 시료는 매우 작은 입자형태로 인젝터를 통해 플라스마로 도입됨 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

6 플라스마 광원 (ICP) Effect of Temperature on Emission 고온의 장점 이온화 효율 증대
화학적 간섭 최소화 다 원소 동시 분석 가능 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

7 플라스마 광원 (ICP) 유도쌍 플라스마 (Inductively coupled plasma - ICP)
10,000 ~ 5,600K 수용액 시료에 잘 적용 됨 장점 원자화 화학적 방해 없음 화학적으로 비활성인 환경에서 원자화가 일어남 원자의 수명이 길어짐 온도분포가 비교적 균일하여 자체흡수와 자체반전 효과가 나타나지 않음 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

8 시료 도입 (분무기) Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

9 시료 도입 (전열 증기화 장치)) 선형 측정 농도 범위가 넓음 방해 현상이 거의 없음 정밀도 (5~10%)
낮은 검출한계 (~ 1 ng) 미량시료 사용 (~ 5 μL) Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

10 플라스마 광원 (DCP) 직류 플라스마 (DCP) 1920년대  1970년대
아크 중심부: 8000 K, 측정영역: 5000 K 원자로부터 선스펙트럼 ICP와 비교하여 10배 낮은 감도 or 동일한 감도 아르곤 사용량이 적음 많은 고체를 포함하는 수용액 or 유기용매 휘발성 시료는 높은 온도영역에서 장시간 머무르지 않음 광원의 관리가 필요함 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

11 플라스마 광원 분광계 170- 800 nm 자외선-가시광선 영역 150-160 nm : 인, 황, 탄소
순차 (sequential) 동시다중채널 (simultaneous multichannel): 개 원소의 방출선 동시 분석 Fourier 변환 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

12 순차 ICP 방출 분광계 (I) 변속-주사 (slew-scan) 분광계
Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

13 순차 ICP 방출 분광계 (II) 에셀레 분광계
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14 기존 회절발과 에셀레 회절발의 성능비교 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 7.

15 에셀레 회절발 단색화장치 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 7.

16 다중채널 분광계 (I) 직독 ICP 방출 분광계
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17 다중채널 분광계 (II) Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

18 Instrument Components
Sample Introduction Energy Source 1. Plasma 광원 (ICP, DCP) : 주로 액체, 기체 시료의 정성, 정량 2. Arc & spark 광원 : 주로 고체시료의 정성, 반정량 3. 불꽃광원 : 알칼리 금속(K, Na) 정량에 일부 사용. Spectrometer Detector Emission lines are very narrow ( < 0.01nm) thus, high resolution grating is required. - 2400~3600 groove/mm - echelle monochrom. 1. 순차측정기기 (PMT) - slew scan (회전주사) 2. Multi-channel detector (PDA, CCD) ~ no scan - 동시 다 성분 검출 - S/N  Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

19 원자 흡수법과 플라스마 광원 방출법의 장·단점
원자흡수법 플라스마 방출법 장점 1. 장치 간단, 저렴 2. 운용경비 쌈. 3. 정밀도 다소 높음 4. 미숙련자도 만족한 결과 1. 동시 다 성분 정성, 정량 2. 화학적방해, 매트릭스의 방해 적음 (고온) 3. 내화성 산화(수산화)물 저농도 측정 可 4. 직선감응 농도범위 넓음 (103~106) 5. Cl, Br, I, S 등 분석 가능 단점 1. 금속 정량에 주사용(정성 難) 2. 화학적·분광학적 방해로 제한 3. 정량농도범위 (102~103) 1. 장치 복잡, 비쌈, 운용경비 비쌈(Ar 공급) 2. 사용자 숙련 要 성능 감도 (DL) : 거의 비슷하거나, ICP가 약간 우수 (flame abs. 대비) 정밀도(재현성) : 유사하거나 불꽃 흡수법이 약간 우수. Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

20 플라스마 광원의 응용 모든 금속 브롬, 인, 질소, 황, 탄소  진공분광계 알칼리금속의 정량은 어려움
~60 개 원소 분석 가능 화학적 방해 or 매트릭스 효과는 적음 바탕방출  낮은 농도에서 아르곤이온과 전자 결합 스펙트럼 방해가 일어날 가능성 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

21 플라스마 광원의 응용 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

22 방출 분광법의 응용 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

23 Seung Woong Lee Ph.D. Principles of Instrumental Analysis- 6th edition. Chapter 10.

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