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자외선-가시광선(UV-Vis) 분광 광도계는 광원을 이용해 UV에서 가시광선에 이르는 파장 범위(일반적으로 190 ~ 900nm)의 빛을 시료에 조사합니다. 이 기기는 빛을 조사한 후, 파장별로 시료가 흡수, 전이, 반사한 빛을 측정합니다.
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UV-Visible Spectrophotometer (자외 및 가시선 분광분석법)
기본 원리. : 원자 또는 분자가 외부에서 빛 에너지를 흡수. 분자운동(전자 전이 및 진동, 회전, 병진). 바닥 상태에 있는 원자나 분자는 그 종류에 따라 특정 파장의.
Source: www.cheric.org
Date Published: 5/26/2022
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UV-Vis-Spectrometer – 나는 여유로운게 좋다
UV-Vis-Spectrometer – 원리 – 측정 parameter – 장비 구성 원리 원자나 분자가 외부에서 에너지를 받으면 여러 가지 현상을 일으키는데 이때 에너지 …
Source: setoo0922.tistory.com
Date Published: 2/2/2021
View: 4114
UV-Vis Spectrometer (자외선가시광선분광기) 알아보기
UV-Vis spectrometer라는 측정장비는 어떠한 원리로 측정을 하는지 알아야 됩니다. 보통 투과냐 반사냐에 따라 구조를 조금씩 차이를 보이겠지만 …
Source: broadstyle.tistory.com
Date Published: 9/30/2021
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이공계실험 | UV-VIS spectrophotometer를 이용한 정량분석 | IT
UV/ vis spectrophotometer 원리 … 1. UV 분광기는 자외선을 사용하며, 이 영역의 빛을 사용하면 분자의 결합전자가 들뜨게 되면서 빛의 흡수가 일어나고 …
Source: chemup.tistory.com
Date Published: 11/1/2022
View: 5346
UV/VIS/NIR Spectrophotometer 자외선/가시선 분광광도계란?
장비 원리. – 외부에서 빛 에너지를 흡수. – 분자 운동이 발생(진동, 전이 등).
Source: washere.tistory.com
Date Published: 5/17/2022
View: 8210
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주제에 대한 기사 평가 uv vis 원리
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- Date Published: 2019. 2. 14.
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UV-Vis 분광기 FAQ, 분광 광도법, UV-Vis 원리
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UV-Vis-Spectrometer
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http://elchem.kaist.ac.kr/vt/chem-ed/spec/uv-vis/uv-vis.htm
UV-Vis-Spectrometer
– 원리
– 측정 parameter
– 장비 구성
원리
원자나 분자가 외부에서 에너지를 받으면 여러 가지 현상을 일으키는데 이때 에너지의 크기에 따라 그 현상은 다르다. 보통 빛이라고 부르는 전자기 복사 중에서 그 파장의 범위가 약 100 nm 에서 1000 nm에 이르는 자외선-가시광선의 에너지는 원자나 분자 궤도에 있는 전자들을 전이시키는데 충분한 에너지이다. 다시 말하면, 바닥 상태에 있는 원자나 분자가 자외선 및 가시광선을 흡수하면서 전자전이를 일으킨다.
에너지를 흡수하면 원자와 분자는 낮은 에너지 상태에서 높은 에너지 상태로 들뜨게 되며, 전자기 복사선의 에너지가 들뜬상태와 바닥상태 사이의 에너지 차이와 같을 때 흡수가 일어난다. 자외선과 가시광선 흡수 분광법의 경우 이 스펙트럼 영역의 전자기 복사선을 흡수한 후 일어난 전이는 전자 에너지 준위의 전이이며, 이는 대개 30∼150kcal /mol의 에너지에 해당한다.
따라서 흡수하는 파장을 알게되면 그 원자 또는 그 분자가 어떤 것인지를 알아낼 수 있다. 그리고, 흡수하는 빛의 양, 즉 흡광도를 알면 그 원자나 분자의 농도도 결정할 수 있게 된다.
측정 parameter
분석하고자 하는 시료에 자외선 또는 가시광선을 입사시켜 이때 시료가 흡수하는 빛의 양을 측정한다. 시료의 성분, 농도, 용매, 측정파장에 따라 흡광값이 달라지므로 물질의 성분, 농도, 화학적 구조, 환경 등을 알 수 있다.
장비 구성
광원 (lamp)
1) 중수소 램프(Deuterium lamp): 자외선부터 가시광선 영역까지 (190-325 nm)
2) 텅스텐-할로겐 램프(Tungsten-Halogen lamp): 자외선부터 근적외선 영역까지 (325-1,100 nm)
3) 수소 방전관: 파장 범위는 넓으나 빛의 세기가 약하다 (165-375 nm)
4) 수은 방전관: 보정용으로 흔히 사용된다. (200-400 nm)
파장선택장치 (Double Monochromator): 입사슬릿, 분산장치, 방출슬릿으로 구성
이중 단색화장치에는 두 개의 분산계가 연속적으로 사용된다. 두 개의 동일한 단색화장치를 연속적으로 사용하면 분산과 분해능은 대략 두 배가 되고 미광, 복사선은 크게 감소한다. 실제로 단색화 된 빛은 어느 정도의 띠 폭(Bandwidth)을 가지는데 Cintra 404는 0.1 – 2.0 nm의 띠 폭을 갖고 있다.
시료부 (시료 용기의 재질): 시료를 담는 용기에 따라 특정 파장을 흡수하는 경향을 감안하여 용기를 선택해야 한다.
1) 유리: 가시광선과 근적외선 영역에 사용, 따라서 근 자외선 분석 시 적절하지 않다.
2) 석영: 자외선, 가시광선, 근적외선의 모든 영역에 사용. 가장 보편적이므로 시료분석 시
널리 이용한다.
3) 플라스틱: 가시광선 및 근적외선 영역에서 사용되며, 간단한 실험 시 일회용으로
사용한다.
검출기 : 광전자 증배관 (Photomultiplier tube)
자외선/가시광선 영역 범위의 빛을 검출하는 검출기에는 보통 3가지 종류가 있으며 이들은 각각 감도, 응답시간, 사용되는 파장범위 및 출력의 형태 등에 따라 차이점을 갖고 있다. 일반적으로 많이 사용되는 광다이오드(photodiode type)는 광이 다이오드에 닿으면 전력이 생기는 광전기력의 효과를 이용해서 빛을 검출하는 장치이며, 광전자 증배관(phototube type)은 세슘을 입힌 음극에 광자가 충돌하여 나오는 전자를 전기장에 의해 가속화 시킴으로써 감도를 106~109배 정도 증폭시키는 장치이다. 따라서, 빛의 증폭을 이용하여 매우 약한 빛도 측정이 가능한 광전자 증배관을 사용하면 샘플에 대하여 고감도로 더 많은 정보를 얻을 수 있다.
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UV-Vis Spectrometer (자외선가시광선분광기) 알아보기
물질의 광학적 특성을 알아보는 장비는 여러 가지가 있습니다.
예를 들어, FTIR / UV-Vis / PL / Ellipsometer 등
원하는 특성을 알아보기 다양한 장비들이 사용되고 있습니다.
그 다양한 장비중 UV-Vis Spectrometer라는 장비에 대해 알아보려고 합니다.
본론으로 들어가기 전 Spectroscopy와 Spectrometer를 혼동하여 쓰기도 하지만
그 의미가 다른다는 것을 알고 있어야 합니다.
물론 구분을 하는 사람도 있겠지만, 헷갈려 하는 사람도 있기 때문입니다.
Spectroscopy는 분광학이라고 합니다.
즉, 전자기파가 물질 내 전자와 상호작용을 하고 반사 또는 투과된 전자기파를 측정하여
그 물질의 광학적 특성 또는 에너지 의존적인 특성을 분석하는 것입니다.
그에 반해 Spectrometer는 그러한 광학적 특성을 알기 위해
필요한 장비라고 생각하시면 될 것 같습니다.
다시 본론으로 들어와서
UV-Vis Spectrometer는 자외선 가시광선 분광기라고도 합니다.
UV (UltraViolet ray)는 자외선을 뜻하고, Vis (Visible light) 가시광선을 뜻합니다.
이건 광원(Light Source)을 무엇을 사용하는 가에 따라서 다른 장비명을 될 수도 있습니다.
광원에서 더 넓은 영역을 커버할 수 있다면 가시광선 다음인 적외선이 붙겠죠?
전자기파 중 높은 에너지를 가지는 X-ray 같은 경우는
물질의 내부 전자 전이를 일으킬 수 있지만,
그 보다 에너지가 작은 자외선 가시광선 영역의 에너지로는
Valence Electron Transition(원자가 전자 전이)을 일으키게 됩니다.
이런 원자가 전자 전이는 분자 내 전자구조를 알아낼 수 있으므로,
어떤 물질의 특징에 따라 흡수되는 전자기파의 에너지 및 세기가 다르게 나타나기 때문입니다.
UV-Vis를 활용한 분야는 흡수 / 투과 / 반사 / 방출 / 형광 / 산란이 대표적입니다.
보통 장비의 활용영역은 연구하는 목적과 샘플이 무엇인가에 따라 달라지게 됩니다.
UV-Vis spectrometer라는 측정장비는 어떠한 원리로 측정을 하는지 알아야 됩니다.
보통 투과냐 반사냐에 따라 구조를 조금씩 차이를 보이겠지만 일반적으로는 이런 구조를 가지고 있습니다.
출처 : https://zoology4civilservices.wordpress.com/2016/06/18/65/
UV-Vis의 원리를 간단하게 설명을 하면
광원에서 전자기파를 내보내고 monochromator(또는 회절격자)를 통해
특정 파장의 빛으로 분리한 후 샘플을 지나 detector에 검출이 되고
그 신호를 디지털로 바꾸어 프로그램에 표시가 되는 것입니다.
보통 광원은 UV 쪽에서는 중수소 아크 램프,
Visible – Infrared 쪽에서는 텅스텐 – 할로겐램프를 많이 사용합니다.
검출기로는 PMT(Photo – Multiplier Tube)라는 광전 증배관,
광 다이오드 및 CCD 등이 있습니다.
그리고 이 장비에서 가장 핵심부품은 Monochromator라는 단색화 장치입니다.
보통 광원은 연속 파장이 들어오는데 이 연속 파장에는 여러 파장의 빛이 섞여 있습니다.
그래서 이 연속 파장의 자외선 및 가시광선을 각 파장별로 분산시킨 빛을 좁은 슬릿을 통하게 되면
거의 단색광에 가까운 빛을 얻을 수 있기 때문입니다.
분석화학실험 | UV-VIS spectrophotometer를 이용한 정량분석
TIP UV-Vis spectrophotometer를 이용해서 미지시료에 있는 Cu2+의 양을 측정(정량)하기 위한 정량분석법을 배우는 것이 목적이다. Cu2+은 620㎚에서 측정할 때 농도변화에 상당히 민감한 Absorbance(흡광도) data를 얻을 수 있다.
UV/ vis spectrophotometer 원리
1. UV 분광기는 자외선을 사용하며, 이 영역의 빛을 사용하면 분자의 결합전자가 들뜨게 되면서 빛의 흡수가 일어나고 이것을 측정한다. 분자의 구조를 밝히는 데에는 결정적이지 못하며, 주로 파이전자계를 확인하는데 사용된다. 단일결합의 경우 결합전자가 들뜨는 데 필요한 에너지가 매우 크므로 (즉 파장은 짧아지므로 UV를 넘어감) 이 영역에서는 사용할 수 없다. 또한 UV는 가시광선 영역과 같이 분석물의 농도 측정에도 유용하게 쓰인다. Beer의 법칙에 따라 흡광도는 물질의 농도에 비례하므로 빛을 얼마나 흡수했느냐에 따라 그 물질의 농도를 계산 할 수 있게 된다.
2. UV/VIS 분광광도계는 많은 유/무기 화합물의 정량, 임상실험 등에 널리 쓰이는 분석기기이며, 화합물의 구조를 밝히는데도 어느 정도의 정보를 제공 하지만, 구조의 파악보다는 정량분석에 더 중점을 두어 사용되고 있다.
3. UV/VIS는 AAS 같은 기기와는 달리 원자에 대한 측정이 아닌 “분자”에 대한 측정이 가능하다. 분자내의 파이결합이나 n 정자가 있는 경우 UV/VIS 영역의 빛을 흡수하여 최외각 전자의 들뜸 현상이 일어나기 때문이다.
실험 방법
1. 실험 과정
1) test tube를 11개 준비하여 tube stand에 세워놓고 0～10까지 라벨을 이용하여 기재한다.
2) 라벨의 숫자만큼 500mM CuSO 4 을 고무필러와 10㎖ 피펫을 이용하여 test tube에 넣는다.
3) test tube의 bolum이 10㎖이 되게 증류수로 채워준다.
4) 아래 표에 지시된 비율로 CuSO 4 0.5M용액을 희석한다.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 증류수(㎖) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 CuSO 4 0.5M(㎖) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
5) 각 test tube의 입구를 parafilm으로 밀봉한 후 다음 6～7회 뒤집으면서 잘 섞어준다.(Voltex 이용)
6) 측정한 미지 시료 1, 2, 3을 준비한다.
7) 스포이드를 사용하여 10㎜ pathlength cuvette로 옮긴다. cuvette 부피의 2/3정도 채워준다.
8) 미지시료도 같은 식으로 cuvette로 옮긴 후 Absorbance를 측정할 준비를 한다.
9) UV-Vis spectrophometer를 사용하여 620㎚에서의 흡광도를 측정한다.
10) Abs 측정이 완료되었으면 실험대로 돌아와 사용했던 cuvette를 증류수로 깨끗이 rinsing한다.
11) 얻어진 data를 Excel 등에서 분석하여 standard curve와 직선식을 구하고 이것을 이용하여 미지시료의 농도를 계산하여 전체 과정과 계산과정 및 결과를 보고한다.
그리드형
UV/VIS/NIR Spectrophotometer 자외선/가시선 분광광도계란?
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이름도 어려운 UV머시깽이. 분광광도계
이 장비는 특정 파장 영역에 따른 광원을 시료에 주사하려 흡광도나 투과율, 반사율을 측정하는 장비이다.
*광원, detector, 적분구로 크게 나눌 수 있다.
장비의 스펙에 따라 UV/VIS 혹은 UV/VIS/NIR로 나뉘기도 한다.
*UV(자외선), VIS(가시광선), NIR(근적외선)
source : BENQ
장비 원리
– 외부에서 빛 에너지를 흡수
– 분자 운동이 발생(진동, 전이 등)
– 분자가 바닥 상태에 있을 때 특정 파장을 흡수하면서 들뜬 상태가 된다. *흡수 스펙트럼
– 이때 흡수한 파장과 빛의 세기에 따라 그래프가 그려지는 것이다. 이는 분자의 농도나 구조를 분석할 수 있는 지표가 된다. *혹은 원자
*장비에 따라 측정할 수 있는 시료의 상이 상이한데, 큰 장비인 경우 고체와 액체 시료 모두 측정이 가능한 경우가 많다.
장비를 통해 알 수 있는 것
– 흡광도, 투과율, 반사율
– 에너지 밴드갭, 농도와 흡광계수
*Tauc plot
Tauc plot이란 분광광도계 장비를 통해 측정한 흡광도를 이용해 에너지 밴드갭을 구하는 데 이용하는 방식이며, 순서는 아래와 같다.
1) 측정을 통해 시료의 흡광도를 측정한다.
2) 측정한 데이터를 기반으로 하단 이미지와 같이 Tauc plot의 x축인 E(에너지)를 계산한다.
3) y축이 되는 (ahv)^2은 하단과 같은 식을 이용해 구할 수 있다.
4) 이걸 파장별로 쭉 이으면 아래와 같은 그래프를 얻을 수 있으며, 그래프가 상승하는 구간(거의 직선에 가까운 구간)의 선을 직선으로 연장하여 x축과 만나는 지점이 에너지 밴드갭이 된다.
source : November 2016Beilstein Journal of Nanotechnology 7(1):1662-1673
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키워드에 대한 정보 uv vis 원리
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