분광 분석법의 종류 (Types of Spectroscopy)

1. 분자분광학 (Molecular Spectroscopy - IR, NIR, FT-IR, Fluorescence, NMR, Raman, UV-Vis)

분자 분광학은 빛과 물질의 상호작용을 연구하기 위해 분자 분석에 사용되는 강력한 기술입니다. 시료와 상호작용하는 빛의 에너지를 분석함으로써, 분광학은 분자의 구성, 구조, 그리고 특성에 대한 가치 있는 정보를 확인 할 수 있습니다. 분광분석법의 종류에 대해 알아보겠습니다.

• 적외선 분광기(IR):
  적외선 분광법은 분자의 진동과 회전을 연구하기 위해 전자기 스펙트럼의 적외선 영역을 사용하는 것을 포함합니다. 분자는 그들의 작용기와 관련된 특징적인 주파수에서 적외선을 흡수합니다. IR 분광법은 일반적으로 유기 화합물에서 작용기를 식별하고 특정 결합의 존재를 결정하는 데 사용됩니다.
• 근적외선 분광법(NIR):
  근적외선 분광기는 가시광선 영역과 인접한 스펙트럼의 근적외선 영역에서 작동하며, NIR 분광기는 시료의 비파괴 분석을 위해 농업, 제약, 식품산업 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 화학적 조성, 수분 함량 및 기타 특성에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.
  
  
• 푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR):
  FT-IR은 적외선을 변조하기 위해 간섭계를 사용하는 기술로 기존의 분산형 IR 분광기에 비해 빠르고 정밀한 측정이 가능하며, FT-IR은 높은 감도와 다양한 시료 분석이 가능하여 실험실 및 연구소에서 광범위하게 사용되고 있습니다.
  
  
• 형광 분광법:
  형광 분광법은 특정 파장의 빛을 흡수한 후 샘플에서 빛의 방출을 측정합니다. 특정 분자는 빛을 흡수한 후 더 긴 파장으로 형광을 방출할 수 있습니다. 이 기술은 환경 및 제약 연구뿐만 아니라 단백질, DNA 및 세포와 같은 생물 분자를 연구하는 데 일반적으로 사용됩니다.
  
  
• 핵자기공명분광법(NMR):
  NMR 분광법은 원자핵과 강한 자기장 및 고주파 방사선의 상호 작용을 기반으로 합니다. 분자 내 특정 핵의 국소 환경에 대한 자세한 정보를 제공하여 연구자가 분자 구조, 역학 및 상호 작용을 결정할 수 있도록 합니다. NMR은 화학, 생화학 및 의학에서 널리 사용됩니다.
  
  
• 라만 분광기:
  라만 분광기는 분자에 의한 빛의 산란을 분석하여 진동 변화로 인한 에너지의 변화를 초래합니다. 이 기술은 분자 진동에 대한 정보를 제공하며 고체, 액체 및 기체의 비파괴 분석에 사용될 수 있습니다. 라만 분광기는 특히 복잡한 분자를 식별하고 특성화하는 데 유용합니다.
  
  
• 자외선 가시 분광기(UV-Vis):
  UV-Vis 분광법은 분자에 의한 자외선과 가시광선의 흡수를 측정합니다. 그것은 일반적으로 용액 내 화합물의 정량 분석, 물질의 농도 결정, 분자 내 전자 전이 연구에 사용됩니다.
  
  

2. 원자분광학 (Atomic Spectroscopy - AA, AE, AF, Mass, FIA, X-ray)

원자 분광학은 빛과 원자의 상호작용을 연구하는 데 사용되는 분석 기술의 그룹으로, 샘플의 원소 구성과 농도 분석으로 이어집니다. 이러한 기술은 환경 분석, 재료 과학, 지질학 및 화학 분석을 포함한 다양한 분야에서 널리 사용됩니다. 가장 일반적인 원자 분광학 기술 중 일부는 다음과 같습니다

• 원자 흡수 분광기(AA):
  원자 흡수 분광법(Atomic Absorption Spectroscopy)은 바닥 상태 원자에 의한 특정 파장의 빛의 흡수를 측정합니다. 그것은 시료에 포함된 금속 원소의 농도를 측정하는 데 널리 사용됩니다. AA는 미량 금속의 측정에 특히 민감하며 환경 모니터링, 식품 분석 및 임상 연구에 자주 사용됩니다.
  
  
• 원자 방출 분광기(AE 또는 AES):
  원자 방출 분광법은 높은 에너지 수준에서 바닥 상태로 돌아갈 때 여기된 원자에 의한 빛의 방출을 측정합니다. 방출된 빛은 특정 원소에 해당하는 특징적인 파장을 포함합니다. AES는 원소의 질적 및 정량적 분석에 가치가 있으며 야금학 및 환경 분석의 금속 분석과 같은 응용 분야에 사용됩니다.
  
  
• 원자 형광 분광법(AFS):
  원자 형광 분광법은 특정 원소의 존재와 농도를 연구하기 위해 방출보다는 형광을 사용하는 원자 방출 분광법의 변형입니다. AE보다 높은 감도와 낮은 검출 한계를 제공하여 특히 수은과 같은 독성 금속에 대한 미량 원소 분석에 적합합니다.
  
  
• 질량 분석(MS):
  질량 분석법은 이온의 질량 대 전하 비율을 측정하는 다재다능한 기술로 샘플에서 원소와 분자를 식별하고 정량화할 수 있습니다. 원자 질량 분석법(AMS)은 원소 분석에 사용되는 반면 분자 질량 분석법(MS)은 화합물과 생체 분자의 식별에 사용됩니다.
  
  
• 유동 주입 분석(FIA):
  플로우 인젝션 분석은 샘플 분석을 자동화하고 효율화하기 위해 사용되는 높은 처리량의 방법입니다. 그것은 캐리어 용액의 플로우 스트림에 샘플을 주입하는 것을 포함하고, AA, AE 또는 AFS와 같은 원자 분광 기술을 사용하여 검출하는 것을 수반합니다. FIA는 특히 환경 모니터링 및 산업 응용 분야에서 신속하고 반복적인 분석에 유용합니다.
  
  
• X선 분광기:
  X-선 분광법은 X-선과 원자의 상호작용을 포함하며, 물질의 화학적 구성 및 전자 구조에 대한 귀중한 정보를 제공합니다. X-선 형광(XRF) 분광법은 원소 분석에 널리 사용되는 반면, X-선 흡수 분광법(XAS)은 원소의 국소 원자 환경과 산화 상태에 대한 통찰력을 제공합니다.
  
  

3. 기타 분석법 - ICP, GC, LC, LIBS

• 유도 결합 플라즈마 분광기(ICP):
  ICP 분광법은 원소 분석에 사용되는 강력한 분석 기술입니다. 이온화 소스로 유도 결합 플라즈마(ICP)와 검출을 위한 원자 또는 질량 분석을 결합합니다. 샘플은 고온 플라즈마로 도입되며, 여기서 미립화되고 이온화되며 여기서 특성 파장의 빛을 방출합니다. ICP는 환경, 지질 및 생물학 샘플을 포함한 다양한 샘플에서 미량 원소를 결정하는 데 특히 유용합니다.
  
  
• 가스 크로마토그래피(GC) 분광법:
  가스 크로마토그래피 분광법은 휘발성 화합물의 혼합물을 개별 성분으로 분리하는 분리 기술입니다. 분리 후, 분석물은 화염 이온화 검출기(FID) 또는 질량 분석기(MS)와 같은 분광 검출기를 사용하여 검출됩니다. GC는 일반적으로 분석 화학 및 환경 분석에서 복합 혼합물에서 휘발성 화합물을 식별하고 정량화하는 데 사용됩니다.
  
  
• 액체 크로마토그래피(LC) 분광법:
  액체 크로마토그래피 분광법은 GC와 유사하지만 액체 샘플에서 비휘발성 또는 저휘발성 화합물을 분리하는 데 사용됩니다. LC는 UV-Vis, 형광 또는 질량 분석기와 같은 다양한 분광 검출기와 결합하여 관심 있는 화합물을 식별하고 정량화할 수 있습니다. LC는 의약품, 환경 및 식품 분석에 널리 사용됩니다.
  
  
• 레이저 유도 항복 분광기(LIBS):
  LIBS는 레이저를 사용하여 시료 표면에 플라즈마를 만드는 원소 분석 기술입니다. 고에너지 레이저 펄스는 시료를 팽창시키고 플라즈마를 생성하여 특성 스펙트럼 라인을 방출합니다. LIBS는 종종 고체, 액체 및 가스의 신속하고 비파괴적인 원소 분석에 사용됩니다. 환경 모니터링, 지질 분석 및 재료 특성화에 적용됩니다.