⚝ 가시광선 분광광도계(Visible Spectrophotometer)
가시광선 분광광도계(Visible Spectrophotometer)는 빛의 가시광선 영역(약 380~750nm)에서 특정 파장을 흡수하거나 투과하는 물질의 특성을 측정.
이를 통해 다양한 화학적, 생물학적, 물리적 분석이 가능.
원리
가시광선 분광광도계는 빛의 파장을 조절하여 시료를 통과시키고, 시료에 의한 빛의 흡수 또는 투과량을 측정.
흡광도와 투과도는 다음 관계식을 따름.
흡광도(A):A=−log10 (T)
투과도(T): T = I / I₀
I₀: 시료에 들어가기 전 빛의 강도
I: 시료를 통과한 후 빛의 강도
흡광도는 물질의 농도와 셀 길이에 따라 Beer-Lambert 법칙을 따름.
A=ε⋅c⋅l
ε: 몰 흡광 계수 (molar absorptivity) c: 시료의 농도 (mol/L)
l: 셀의 경로 길이 (cm)
구성 요소
광원
가시광선 영역의 빛을 제공하는 램프.
일반적으로 텅스텐 할로겐 램프가 사용. 일부 고급 기기는 UV와 IR 영역까지 측정 가능한 램프를 포함.
단색화 장치
광원에서 나오는 복합광을 특정 파장으로 분리.
프리즘 또는 회절 격자(grating)가 사용됨.
필터를 사용해 좁은 파장 범위를 선택할 수도 있음.
시료 셀
빛이 시료를 통과하는 공간. 일반적으로 광학 유리 또는 석영(quartz)로 제작. 셀 길이는 1cm가 표준.
검출기
시료를 통과한 빛의 강도를 감지. 광전증배관(PMT, Photomultiplier Tube) 또는 다이오드 어레이를 사용.
검출기는 빛의 강도를 전기 신호로 변환.
데이터 처리 장치
전기 신호를 디지털 데이터로 변환하여 흡광도 또는 투과도를 계산.
최근 장치는 소프트웨어를 통해 스펙트럼 데이터를 시각화하고 해석할 수 있음.
작동 과정
빛 방출: 광원이 빛을 방출.
파장 선택: 단색화 장치가 원하는 파장의 빛을 선택.
시료 통과: 선택된 파장의 빛이 시료를 통과하며 일부가 흡수.
검출: 검출기가 통과한 빛의 강도를 측정.
분석: 흡광도를 계산하고, 이를 통해 시료의 특성을 분석.
응용 분야
생화학 및 생명과학
DNA, RNA 및 단백질의 농도 측정
효소 반응 속도 분석
화학
반응 속도 측정
화학적 성분의 동정
환경 과학 수질 분석 (예: 질산염, 인산염 농도 측정)
대기 오염 물질 분석
제약
약물의 순도 검사
약물 반응 모니터링
식품 및 음료
색소 분석
첨가물 농도 측정
장점
높은 정확성: 농도와 흡광도의 정량적 관계를 정확히 측정 가능.
비파괴 분석: 시료를 파괴하지 않고 측정 가능.
다양한 응용: 여러 산업과 연구에 활용 가능.
상대적 저비용: 고급 분석 기기에 비해 경제적.
한계점
투명 시료 필요: 탁하거나 불투명한 시료는 정확한 측정이 어려움.
혼합물 분석 한계: 단일 성분이 아닌 혼합물 분석에서는 정확도가 떨어질 수 있음.
파장 범위 제한: 가시광선 영역 외의 분석은 추가적인 기기가 필요함.
유지 및 관리
광원 교체: 광원의 수명(수백 ~ 수천 시간)에 따라 주기적으로 교체 필요.
셀 세척: 시료 셀을 깨끗하게 유지해야 재현성을 확보할 수 있음.
교정: 정기적인 교정으로 장비의 정확도를 유지.
가시광선 분광광도계(Visible Spectrophotometer)를 생산 및 판매하는 주요 업체
Thermo Fisher Scientific
제품명: Evolution™ Pro UV-Vis 분광광도계
소비 전력: 100~240V AC, 50/60Hz, 약 140VA
특징: 21 CFR Part 11 규정을 준수하는 소프트웨어를 제공하며, 다양한 분석 작업에 적합.
Agilent Technologies
제품명: Cary 60 UV-Vis 분광광도계
소비 전력: 100~240V AC, 50/60Hz, 약 100VA
특징: 190~1100nm의 파장 범위를 3초 이내에 스캔하며, 제논 플래시 램프를 사용하여 예열이 필요 없음.
Shimadzu Corporation
제품명: UV-1900i UV-Vis 분광광도계
소비 전력: 100~240V AC, 50/60Hz, 약 140VA
특징: 1nm의 분해능과 컴팩트한 크기를 갖추고 있으며, 다양한 측정 모드를 지원.
Hitachi High-Tech
제품명: UH4150 자외 가시 근적외 분광광도계
소비 전력: 100~240V AC, 50/60Hz, 약 150VA
특징: 고체 시료의 분광 측정에 특화되어 있으며, 검출기 변환 단차가 적어 정확한 측정이 가능.
PerkinElmer
제품명: LAMBDA 365 UV/Vis 분광광도계
소비 전력: 100~240V AC, 50/60Hz, 약 150VA
특징: 고성능과 신뢰성을 제공하며, 다양한 액세서리를 통해 응용 분야를 확장.
JASCO
제품명: V-730 UV-Vis 분광광도계
소비 전력: 100~240V AC, 50/60Hz, 약 120VA
특징: 고속 스캔과 높은 감도를 제공하며, 다양한 분석 요구에 대응.
Beckman Coulter
제품명: DU® 730 UV/Vis 분광광도계
소비 전력: 100~240V AC, 50/60Hz, 약 130VA
특징: 사용이 간편하며, 교육 및 연구용으로 적합.
Biochrom
제품명: Libra S80PC UV/Vis 분광광도계
소비 전력: 100~240V AC, 50/60Hz, 약 110VA
특징: 다양한 생명 과학 응용 분야에 적합하며, 신뢰성 있는 결과를 제공.
