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1. 분광광도계 개요
1.1. 분광광도계의 정의 및 활용
분광광도계는 물질이 방사에너지를 어떠한 정도로 흡수하는가를 어떤 특정 파장에서 측정하여 그 흡수의 정도가 방사선의 파장과 더불어 어떤 모양으로 변화하는가를 측정하는 기기이다. 이러한 측정을 통해 물질의 확인 및 정량 분석에 사용된다.
분광광도계는 시료의 흡광도를 파장의 함수로서 측정하기 위한 기기이며, 일정한 파장에서 시료를 측정할 수도 있다. 이러한 측정기기는 스펙트럼의 영역에 의하여 자외석 분광광도계 또는 적외선 분광광도계 등으로 분류된다.
분광광도계는 현재 식품분석 분야에서 널리 활용되고 있으며, 물질의 확인 및 정량 분석에 사용되어 왔다. 특히 자외선(ultraviolet, 180~320nm) 및 가시광선(visible, 320~800nm) 영역에서 빛의 흡수를 이용하여 물질의 성분 분석에 활용된다.
1.2. 분광광도계의 측정법
분광광도계의 측정법은 물질이 방사에너지를 어떠한 정도로 흡수하는가를 어떤 특정 파장에서 측정하여 그 흡수의 정도가 방사선의 파장과 더불어 어떤 모양으로 변화하는가를 측정하는 방법이다. 분광광도계는 시료의 흡광도를 파장의 함수로서 측정하기 위한 기기이며 일정한 파장에서 시료를 측정할 수도 있다. 이러한 측정기기는 스펙트럼의 영역에 의하여 자외선 분광광도계 또는 적외선 분광광도계 등으로 분류된다.
분광광도계에서는 시료용액, 또는 적당한 시약을 넣어 발색시킨 용액의 흡광도를 측정한다. 이는 주로 자외선(ultraviolet, 180~320nm) 및 가시광선(visible, 320~800nm) 영역에서 빛의 흡수를 이용한다. 빛이 시료를 통과하게 되면 시료에 의하여 빛이 흡수되기 때문에 빛의 강도는 약해진다. 시료용액을 통과한 빛의 양(transmittance, T)은 흡광물질이 존재하지 않았을 때의 빛의 강도(I0)에 대한 흡광물질이 존재할 때의 빛의 강도(I), 즉 T=I/I0로 표시되기 때문에 빛의 통과율은 항상 1보다 작으며 다음과 같이 %로 표시될 수 있다.
%T= T×100
빛의 통과율은 시료의 농도와 특별한 상관관계를 나타내지 않지만 그 로그함수는 다음과 같이 시료의 농도와 일정한 상관관계를 나타낸다.
-log T=K×C
여기서 C는 시료 중의 흡광물질의 농도이고 K는 상수이다. 위의 식에서 -log T를 흡광도(absorbance,A)라고 한다면 흡광도는 시료의 농도와 특별한 상관관계를 지니게 된다.
A = K×C
따라서 분광광도계는 시료 중의 흡광물질의 농도를 파악하기 위해 해당 시료의 흡광도를 측정하는 장치라고 할 수 있다.
2. 분광광도계의 구성
2.1. 광원
분광광도계의 광원은 자외부와 가시부 영역에서 주로 사용되는 광원들로 구성되어 있다.
자외부에서는 보통 수소방전관을 사용하였으나 최근에는 약 3배의 강도를 가지는 중수소방전관을 사용하고 있다. 특히 강력한 광원이 요구될 때는 크세논(xenon)방전관을 사용하기도 하나 상당히 고가이며 수명이 짧은 단점을 지니고 있다.
가시부에서는 텅스텐 필라멘트 램프를 사용하며 필라멘트는 350~2500nm의 연속적인 방사선을 방출한다. 이러한 광원들은 분광광도계 측정 시 필요한 파장 영역의 빛을 공급한다. ""광원은 자외부와 가시부에서 사용되는 수소방전관, 중수소방전관, 크세논방전관, 텅스텐 필라멘트 램프 등으로 구성되어 분광광도계 측정을 위한 필요한 파장 영역의 빛을 공급한다.""
2.2. 단색화 장치
단색화 장치는 광원에서 입사된 다색광을 분광시켜 원하는 단색광을 만들어내는 장치이다. 단색화 장치에는 프리즘과 회절격자가 사용된다.
프리즘은 광원에서 나온 다색광을 굴절시켜 각 파장이 서로 다른 방향으로 진행하게 하여 분광시킨다. 가시선 영역에서는 유리제 프리즘이, 자외선 영역에서는 석영 프리즘이 사용...
