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實驗(실험)예비보고서 - IR 복사선[IR radiation]

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작성일18-09-09 02:02

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진동에너지 준위들 사이에서의 전이현상에 의한 흡수 주파수로부터 분자내의 작용기(functional groups)들을 식별할 수 있따 적외선 분광법은 물질과적외선간의 에너지 교환 현상을 이용한 측정(測定) 법이다. 적외선 분광법은 유기물질이 mid-infrared 내에서 특징적인 흡수 파장을 나타내므로 이 유기물질의 구조를 알아내는데 효과(效果)적인데, 전처리 과정을 거치지 않고 여러 가지 혼합물 내에서 한 유기물질의 정량分析을 시행할 수 있다는 특징을 가지고 있따 이와 같은 형태의 分析은 대기 오염 물질의 정량分析에 효과(效果)적으로 사용되고 있으며, 적외선 분광分析법 GC(gas chromatography)의 검출기로 사용되고 있따 또한 플라스틱, 고무, 유기약품, 수지, 접착제, 도료, 필름 등에 두루 이용된다된다. 비분산형의 분광광도계는 파장 선택 필터 등을 사용하며 특정 파장 영역에서의 gas 시료 分析에 주로 사용된다된다. 반사된 두 빛살은 이후 서로 간섭된다된다.
즉, ‘v(cm-1) 〓 1/λ(cm)…(省略)
v(Hz) 〓 `vc 〓 c(cm/sec) / λ(cm)
적외선 흡수 스펙트럼을 측정(測定) 하는 장치는 빛을 분광하는 방법에 따라 분산형, 비분산형, 간섭형으로 구별된다된다. 이렇게 생성된 간섭광은 반사 거울을 거쳐 reference 혹은 sample cell을 통과하게 되며 다시 반사 거울들을 거쳐 검출기(detector)에 도달한다. 특정 물질의 적외선 흡수 스펙트럼은 약 12900cm-1에서 10cm-1까지의 파수(wave number) 즉, 770nm에서 100μm까지의 파장범위를 포함한다.

한편, 간섭형 분광 광도계인 FT-IR 분광 광도계는 빛의 간섭을 이용하는 장치로서 동시에 전 파장을 측정(測定) 할 수 있고 또한 광량이용률이 크다는 원리적 특징을 갖고 있따 이 장치는 주로 far-IR 영역의 스펙트럼 分析에 폭넓게 사용되고 있으며 mid-IR 영역에서도 서서히 각광을 받고 있따 이 기법의 원리는 Michelson 간섭계로 interferogram을 얻고 이를 Fourier 변환시켜 적외선 스펙트럼을 얻는 것으로 그 광학계의 개략도는 그림 3에 잘 나타나 있따
광원(IR source)에서 나온 빛은 거울에 의해 평형광선이 되어 간섭계(interferometer)로 들어간다. 이때 검출기가 받은 출력의 차이로부터 시료에 의한



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다. 이때 파수(‘v)는 cm-1로 표시하며 cm로 표시되는 파장(λ)의 역수로 계산된다된다. 분산형 분광광도계는 회전발(diffraction grating)을 빛의 분산에 이용하며 near-IR 및 mid-IR영역의 스펙트럼 分析에 주로 사용된다된다. 파장이 연속적으로 change(변화)하는 방사선을 물질에 통과시켜 어떤 파장의 에너지가 그 물체에 의하여 흡수되는가를 측정(測定) 하여 물질의 분자 내 에너지를 알아보는 일로, 그 중에서 적외선 스펙트럼은 분자 내 진동 에너지와 적외선간의 상관성을 밝혀내는 데 쓰인다. 이에 적외선 스펙트럼의 원리와 이용방법을 알고 스펙트럼을 통해 觀察(관찰) 되는 고분자의 구조적 特性(특성)을 이해한다.


2. 각 分析 장비의 이론(理論) 및 작동원리

IR 복사선(IR radiation)은 진동에너지 준위들 사이와 회전 에너지 준위들 사이에서 전이현상을 발생시킨다. 회전에너지 준위들 사이의 전이현상은 기체상에서는 분명하지만 액체나 고체 상태에서의 스펙트럼에서는 각각의 회전 전이 현상으로부터 발생한 봉우리들이 분해되지 않아 넓은 띠를 보여준다. movable mirror를 앞뒤로 이동시켜 광로의 길이를 change(변화)시킴으로써 간섭광의 강약 스펙트럼 즉, interferogram을 얻게 된다된다. 이때 두 빛살이 지나온 광로 거리의 차가 파장의 정수배가 되면 두 빛살은 강해지고 반파장의 정수배가 되면 서로 소멸되어 없어진다.

1. 목적

분광학적인 측정(測定) 은 본질적으로 방사에너지의 강도 및 파장의 측정(測定) 이다. 간섭계는 빛 분할기(beam splitter)에 의하여 두 가닥의 빛살로 분리되며 한 가닥은 고정된 거울(fixed mirror)에 반사되고, 다른 가닥은 움직이는 거울(movable mirror)에 의해 반사된다된다.

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