형광 분광법이란 무엇입니까?

폴 헤니 | 2023년 5월 3일

형광 분광법은 시료의 구성을 결정하는 방법입니다. 이는 전자기 방사선으로 샘플을 자극하여 특성 방사선을 방출하게 합니다. 이는 샘플 구성을 분석하는 비파괴적인 방법입니다. 형광 분광법을 수행하는 데 사용되는 기기는 형광계로 알려져 있습니다. 가장 일반적으로 샘플은 자외선을 사용하여 여기되고 방출된 빛은 가시광선 스펙트럼에 있습니다. X선 형광계는 원소 분석에도 사용됩니다. 형광분광법은 생화학, 의료, 수질 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

형광은 물질이 방사선을 흡수하고 다시 방출하는 과정입니다. 분자는 껍질 내의 전자 위치와 진동 상태에 따라 서로 다른 에너지 수준을 갖습니다. 분자가 전자기 방사선의 광자를 흡수하여 여기되면 더 높은 에너지 상태로 점프하여 순간적으로 이 에너지를 저장하고 전자는 핵에서 더 멀리 있는 껍질로 이동합니다. 전자와 핵 사이의 전기적 인력으로 인해 전자는 빠르게 낮은 에너지 상태로 돌아가고 에너지는 광자로 방출됩니다. 이렇게 방출된 광자는 다시 방출된 방사선이며, 분자의 고유한 진동 상태의 특징인 주파수를 갖습니다.

형광 분광법은 필터 형광계 또는 분광형광계를 사용하여 수행할 수 있습니다. 필터 형광계는 필터를 사용하여 방출된 형광등에서 여기 복사선을 분리합니다. 분광형광계는 회절 격자 단색광 장치를 사용하여 여기광과 형광광을 분리합니다. 두 경우 모두 여기 소스는 넓은 스펙트럼의 방사선을 방출하고 샘플에 도달하기 전에 필터나 단색 장치로 주파수 대역을 좁힙니다. 그런 다음 형광등의 주파수는 다른 필터나 단색 장치 및 광검출기를 통과하여 결정됩니다. 샘플은 입사된 여기 방사선의 각도에 관계없이 모든 방향에서 형광을 발합니다. 따라서 검출기는 일반적으로 검출기에 도달하는 투과 또는 반사광을 최소화하기 위해 여기 빔에 수직으로 위치합니다.

여기 광원은 수은등, 크세논 아크, LED 또는 레이저일 수 있다. 레이저 사용의 장점은 매우 좁은 주파수 대역으로 인해 여기 단색 장치나 필터가 필요하지 않다는 것입니다. 그러나 주파수 조정이 훨씬 더 어렵고 다소 제한됩니다. 기계적으로 스캔 가능한 회절 격자와 편광 필터를 갖춘 단색 장치는 광범위한 파장에 걸쳐 스캔하도록 조정될 수 있습니다.